Este trabalho investigou o efeito da dosagem de cobalto sobre o desempenho de um reator anaeróbio termofílico de leito estruturado alimentado com vinhaça de cana-de-açúcar. Os experimentos foram divididos em três fases. Na Fase 1, o reator foi submetido a crescentes carga orgânica volumétrica aplicada (COVa), iniciando-se com 2 e atingindo 10 gDQO l-1 d-1. Na Fase 2, o reator foi submetido a uma COVa de 10 gDQO l-1 d-1 e a adição CoCl2, nas concentrações de Co2+ de 1, 2, 3, 4, 5 e 6 mg l-¹. Na Fase 3, a suplementação de Co2+ foi suprimida a fim de verificar dependência do sistema ao micronutriente, ou se o Co2+ retido no biofilme, durante a suplementação, ainda estaria causando efeitos positivos no tratamento da vinhaça. Ao final das Fases 1 e 3 foi realizado o perfil espacial para obter as constantes cinéticas aparente de primeira ordem (K1), para verificar se houve alteração na velocidade de reação da vinhaça. Os valores de remoção da DQO solúvel e a produção de biogás na Fase 1 aumentaram proporcionalmente ao aumento da COVa, alcançando o valor máximo de 74% e 190,6 ml h-1, respectivamente, ao final da operação da Fase 1. Na operação da Fase 2, observou-se que a suplementação de cobalto afetou positivamente o reator de leito estruturado. A conversão de DQO atingiu o valor máximo de 100% durante a suplementação de 5 mgCo2+ l-1, juntamente com a maior PVM de 124,0 mlCH4 h-1 l-1. A vazão de biogás atingiu um valor médio de 231,2 ml h-1, o que reflete um aumento médio de 17,6% em comparação a Fase 1. Na Fase 3, foi possível observar um decréscimo na remoção de DQO solúvel de 5,4% em relação a Fase de suplementação de cobalto e um aumento na produção de biogás de 8,8% àquela Fase. Este aumento, provavelmente, se deve ao acúmulo de cobalto no lodo, ocasionando no aumento da atividade metonogênica específica das arqueias, logo o sistema acumulou menos ácidos intermediários durante a degradação da vinhaça. As constantes cinéticas aparentes de primeira ordem para remoção de DQO do perfil da Fase 1 e Fase 3 apresentaram os valores de 0,0580 h-1 e 0,0955 h-1, respectivamente, o que representa um significativo aumento na velocidade de reação da Fase 3 em relação a Fase 1, ratificando a hipótese de acúmulo de cobalto no lodo após a supressão do cobalto, evidenciando o efeito positivo da suplementação de cobalto sobre a cinética do processo anaeróbio. A produção média de energia teve um aumento de 31,0% (Fase2) e 25,4% (Fase 3), em relação a última etapa da Fase 1 (COVa de 10 gDQO l-1 d-1). A suplementação de cobalto afeta positivamente o tratamento anaeróbio termofílico da vinhaça, sendo visto o maior efeito sobre a produção de biogás, porém não sobre o aumento na fração de metano do biogás gerado. Esse efeito deve-se ao aumento da COV removida promovida pela suplementação de cobalto, cujo incremento chegou a 44% quando a suplementação de 5 mgCo2+ l-1 foi aplicada. / In this study, the effect of cobalt dosage on the performance of a thermophilic anaerobic structured bed reactor fed with vinasse sugarcane was investigated. The experiments were divided into three phases. In Phase 1, the reactor was submitted to an increasing volumetric organic load (OLR), starting with 2 and reaching 10 gCOD l-1 d-1. In Phase 2, the reactor was subjected to an OLR of 10 gCOD l-1 d-1 and an addition of CoCl2, with Co2+ concentrations of of 1, 2, 3, 4, 5, and 6 mg l-¹. In Phase 3, supplemental Co2+ was suppressed in order to verify the system's dependence on the micronutrient, or if the Co2+ retained in the biofilm during supplementation would still be causing positive effects in the treatment of vinasse. At the end of Phases 1 and 3 was performed the spatial profile for the apparent first order rate constants (K1), to verify that the vinasse was no change in reaction speed. The values of soluble COD removal and biogas production in Phase 1 increased proportionally to the increase of the pit, reaching the maximum value of 74% and 190,6 ml h -1, respectively, at the end of the Phase 1 operation. In the operation of Phase 2, it was observed that the cobalt supplementation positively affected the structured bed reactor. The COD conversion reached a maximum value of 100% during the supplementation of 5 mgCo2+ l-1, along with a higher value of PVM, 124,0 mlCH4 h-1 l-1. The biogas flow rate reached an average of 231,2 ml h-1, which reflects an average increase of 17,6% compared to Phase 1. In Step 3, it was possible to observe a decrease of 5,4% in the removal of soluble COD, compared to the cobalt supplementation phase and an increase in the biogas production of 8,8% compared with the same phase. This increase is probably due to the accumulation of cobalt in the mud, causing an increase in the specific activity of the methanogenic archaeas thus, the system accumulated less acid intermediates during the degradation of vinasse. The values of apparent first order rate constants for removal of COD (K1) in the profiles of Phase 1 and Phase 3 were of 0,0580 and 0,0955 h-1, respectively, which represents a significant increase in the reaction speed in Phase 3, when compared to Phase 1, confirming the hypothesis of cobalt accumulation in the mud after the suppression of cobalt, showing the positive effect of cobalt supplementation on the kinetics of the anaerobic process. The average output power was increased by 31,0% (Phase2) and 25,4% (Phase 3), regarding the last step of Phase 1 (OLR of 10 gCOD l-1 d-1). The cobalt supplementation affects positively the thermophilic anaerobic treatment of vinasse, having the greatest effect on the biogas production, however not on the increase of the methane fraction in the generated biogas. This effect is due to an increase in the removal of OLR, promoted by the cobalt supplementation, which reached an increment of 44% when applied a supplementation of 5 mgCo2+ l-1. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

A produção de álcool e de cachaça na região Noroeste-Missões do Rio Grande do Sul é responsável pela dispersão de dejetos líquidos representados pela vinhaça e dejetos sólidos oriundos do bagaço da cana-de-açúcar e das cinzas da combustão que produz energia térmica nas unidades beneficiadoras, usinas e destilarias. A proposta deste estudo é analisar e discutir a viabilidade técnica, econômica e ambiental do impacto provocado pela disposição no ambiente dos dejetos resultantes da manufatura artesanal ou industrial dos derivados da cana-de-açúcar pelos estabelecimentos produtores. O estudo caracteriza-se como pesquisa aplicada e descritiva, sendo classificado também como pesquisa de campo, documental e bibliográfica. Os potenciais impactos foram acessados mediante questionário aplicado aos responsáveis por usinas e destilarias de 24 municípios da região Noroeste-Missões do Rio Grande do Sul, a partir do qual se buscou conhecer o processamento de cana para produção de álcool e cachaça. O trabalho descreve as características da região produtora de cana-de-açúcar, as principais etapas do processo produtivo de álcool combustível e cachaça e os potenciais impactos ambientais decorrentes das modalidades de gestão dos resíduos decorrentes do processo produtivo. Discute também a gama de alternativas de gestão desses resíduos, atendendo aos requisitos legais. Depreende-se do estudo que vinhaça representa tanto o maior potencial de gerar danos ambientais, como uma grande possibilidade de emprego em biofertilizantes, representando ganhos ambientais de grande relevância. O mesmo ocorre pela utilização de dejetos sólidos, tanto do bagaço quanto das cinzas como matérias-primas alternativas. Conclui-se que há um conjunto de possibilidades viáveis para o uso da vinhaça e do bagaço da cana-de-açúcar que representam atenuação de impactos ambientais, podendo gerar ganhos ambientais de grande relevância. / 95 f.

Desde a época da colonização, a cana-de-açúcar apresenta-se como um dos principais produtos da agricultura brasileira e, além disso, trata-se de um tipo importante de biomassa energética, servindo como base para todo o agronegócio sucroalcooleiro, responsável por empregos diretos e indiretos em todo o Brasil. Do seu processo de industrialização são obtidos produtos, tais como: o açúcar, o álcool (anidro e hidratado), o bagaço e a vinhaça. Nesse sentido, diante do aspecto da aplicação da vinhaça em práticas agrícolas, pode-se dizer que sempre ocorre a sua associação com processos de impactos ambientais. Assim sendo, conduziu-se a presente pesquisa buscando-se monitorar a dinâmica, em diferentes tipos de solo, de componentes químicos presentes na vinhaça, bem como, elaborar curvas de distribuição de efluentes presentes na vinhaça. A pesquisa foi conduzida em área experimental do Departamento de Ciências Exatas da ESALQ/USP, em casa de vegetação, onde foram distribuídas 50 bombonas, em blocos casualizados. A vinhaça foi coletada na Usina Costa Pinto do grupo COSAN no município de Piracicaba/SP e as dosagens de aplicação foram: 100 m³ ha-1; 150 m³ ha-1; 200 m³ ha-1; 250 m³ ha-1 e 300 m³ ha-1. As espécies analisadas foram: nitrato e potássio, assim como, o pH, condutividade elétrica e cálcio. As curvas de distribuição de efluentes foram confeccionadas para obtenção dos parâmetros de transporte do nitrato (utilizando-se o FIA Flow Injection Analysis, para as análises químicas) e potássio (Fotômetro de chama, para as análises químicas). Diante dos resultados obtidos, observou-se que as concentrações do íon nitrato apresentaram variação no solo, encontrando-se valores entre 3,6 a 119 mg L-1, no solo arenoso, e entre 1 e 70 mg L-1, no solo argiloso. Em relação ao potássio foram encontrados valores pontuais de 4,4 a 171,2 mg L-1, no solo arenoso (principalmente na profundidade de 60 cm), e entre 0 e 30 mg L-1, no solo argiloso. As concentrações de cálcio apresentaram variação no solo, sendo encontrados valores pontuais de 1,98 a 64,45 mg L-1, no solo arenoso, e entre 2,6 e 86,5 mg L-1, no solo argiloso. Os valores tanto do pH quando da C.E apresentaram variações no solo, tendo um intervalo para o pH de 6,4 a 7,75 para o solo arenoso e de 4,8 a 7,32 para o solo argiloso e a condutividade elétrica ficou em torno de 0,3 a 2,3 dS m-1 para o solo arenoso e de 0,23 a 0,75 dS m-1 para o solo argiloso. Em relação à curva de distribuição de efluentes da vinhaça, no solo argiloso, observou-se que tanto o potássio quanto o nitrato houve um maior deslocamento das curvas de eluição para a direita quando comparados com o solo arenoso indicando que os íons potássio e nitrato foram retidos com maior intensidade no argiloso em relação ao arenoso. Portanto, concluiu-se que: a percolação dos íons está diretamente relacionada com o tipo de solo e com a concentração de vinhaça e que a movimentação dos íons deve ser estudada em longos períodos para mostrar melhor a sua movimentação no perfil do solo. / While sugarcane has been one of the main crops in Brazilian agriculture since the time of colonization, it is now also a major source of biomass energy, serving sugarcane agribusiness and being responsible for many direct and indirect jobs in Brazil. Industrial processing of sugarcane leads to such products as sugar, alcohol (both hydrated and anhydrated), pulp and vinasse. One concern about the application of vinasse to agricultural operations relates to possible environmental impacts of vinasse. Hence, the present research had as objective to monitor of the dynamics, in different soil types, of chemical components present in vinasse, and to measure breakthrough curves (BTC´s) of vinasse from repacked columns. The research was carried out at the experimental facility of the Department of Exact Sciences, ESALQ, USP, a protected environment containing 50 boxes arranged in a random manner. The vinasse was collected at the Usina Costa Pinto COSAN site in the municipal district of Piracicaba, SP, and applied at rates of 100, 150, 200, 250 and 300 m³ ha-1. The analyzed elements were nitrate and potassium, but measurements were also made of pH, electric conductivity and calcium. The BTC´s were used to provide estimates of the transport parameters of nitrate (using flow-injection analysis for the chemical analyses) and potassium (using a photometer for the chemical analyses). The measurements showed that soil nitrate concentrations varied between 3,6 to 119 mg L-1 in the sandy soil, and between 1 and 70 mg L-1 in the clay soil. Observed potassium concentrations were between 4,4 to 171,2 mg L-1 in the sandy soil (mainly at a depth of 60 cm), and between 0 and 30 mg L-1 in the clay soil. Calcium concentrations were found to similarly vary from 1,98 to 64,45 mg L-1 in the sandy soil, and between 2,6 and 86,5 mg L-1 in the clay soil. The values of pH furthermore varied between 6,4 to 7,75 for the sandy soil and between 4,8 to 7,32 for the clay soil, while the electric conductivity was between 0,3 to 2,3 dS m-1 for the sandy soil and between 0,23 to 0,75 dS m-1 for the clay soil. The vinasse BTC´s of the clay soil showed that both potassium and nitrate were displaced considerably to the right (to higher pore volumes) as compared with the sandy soil. This indicates that the potassium and nitrate ions were kept (adsorbed) much stronger by the clay relative to the sandy soil. Ion transport rates hence were found to be a function of soil type. Results suggest that the transport of ions from the vinasse is best studied over relatively long periods of time, also in field soil profiles, to better show the long-term dynamics in the subsurface

Apesar de ser considerado um combustível sustentável, o etanol, produzido a partir da cana de açúcar, deixa um passivo de grandes proporções durante seu processo produtivo, a vinhaça, que vem sendo depositada nas próprias lavouras de cana de açúcar. É gerada na proporção de 12 litros para cada litro de etanol produzido em média, sendo rica em diversos nutrientes, os quais podem ser aproveitados para diversos fins como, por exemplo, meio de cultivo para microalgas. A presente pesquisa avaliou em uma primeira etapa a clarificação da vinhaça por um processo de coagulação com auxílio de um polímero catiônico, seguida de uma etapa de microfiltração tangencial em filtro de fibras ocas, o que permitiu uma redução superior a 77% para a cor aparente, de 99% para a turbidez e de 20% para a DQO, facilitando a utilização deste efluente para o cultivo de microalgas. Numa segunda etapa, foi avaliado o cultivo da microalga Chlorella vulgaris, em escala de bancada e operação em batelada, em meio preparado a partir da diluição da vinhaça em água de poço profundo, obtendo um aumento na biomassa produzida, determinado em termos de clorofila-a, em concentrações de vinhaça inferiores a 7,5% utilizando inóculo da ordem de 106 indivíduos. Tais dados permitiram a realização de ensaios de cultivo em escala contínua, com fotobiorreatores em escala piloto, gerando assim a biomassa utilizada nas próximas fases do estudo, que avaliaram a separação da biomassa gerada pelo processo de flotação por ar dissolvido. Os ensaios inicialmente realizados em escala de bancada e operados em batelada permitiram identificar as condições ótimas de operação, as quais foram então avaliadas em um flotador operando em fluxo contínuo. Tal flotador permitiu a obtenção de um lodo com teor de sólidos superior a 2%, o qual foi submetido à um processo final de desaguamento por centrifugação. Os ensaios de desaguamento, permitiram verificar que a utilização do mesmo polímero utilizado na etapa de clarificação permite a obtenção de um lodo mais estável, quando comparado com a não utilização de produto químico, na dosagem de polímero catiônico de 6 g.kg-1. A conclusão deste trabalho permitiu verificar a possibilidade de utilização da vinhaça como meio de cultivo de microalgas, reduzindo assim um dos impactos causados pela produção de etanol. Além disso foi possível verificar o potencial da FAD, para o espessamento de biomassa produzido em fotobiorreatores. / Considered a sustainable fuel, ethanol produced from sugar cane, leaves a major liability during its production process, which has been deposited in the own sugar cane fields. The vinasse is generated, on average, in the proportion of 12 liters per liter of produced ethanol, is rich in different nutrients, which can be used for many purposes, such as the microalgae cultivation. This study evaluated in the first step the vinasse clarification by coagulation with cationic polymer, followed by crossflow microfiltration on a hollow fibers filter, which enable a reduction over 77% for apparent color, 99%for turbidity and 20% for COD, facilitating the use of this effluent for microalgae cultivation. In a second step, was evaluated the microalgae Chlorella vulgaris cultivation in bench scale and batch operation, in a medium prepared from the vinasse dilution in water from a deep well, getting an increase in the biomass production, measure in terms of chlorophyll-a, for a vinasse concentration below 7.5%, and an inoculum of approximately 106 individuals. These data allowed the microalgae cultivation in a continuous flow pilot-scale photobioreactor, which produced biomass that was used in the next stages of the study, for the evaluation of the biomass separation by dissolved air flotation. The first DAF tests carried out in bench scale and batch operation allowed to identify the optimum operation conditions, which were then evaluated in a continuous flow pilot scale dissolved air flotation unit (DAF). The DAF unit produced a sludge with a solid content greater than 2%, which was submitted to a final dewatering by centrifuge. The dewatering tests allowed to check that the use of the same polymer used for the clarification step, permit to obtain a more stable sludge when compared with the sludge without chemical add, and in the best cationic polymer dosage of 6 g.kg-1. The conclusion of this work has shown the possibility of use vinasse as a grow medium for microalgae cultivation, reducing one of impacts caused by ethanol production. In addition, it was possible to observe the potential of FAD, for biomass thickening, produced in photobioreactors.

Devido à crise que o setor sucroenergético vem sofrendo ultimamente, mediante baixas nas cotações de açúcar e etanol nos mercados internacionais, a técnica de irrigação em cana-de-açúcar vem passando por alguns questionamentos quanto a viabilidade de implantação dos sistemas. Diante disso, novos sistemas de irrigação vêm surgindo no meio sucroenergético em busca da redução de perdas de água por evaporação e lixiviação e, também buscando uma maior longevidade de canaviais a fim de obter maior lucro líquido ao longo da vida útil da lavoura. A exemplo disso tem-se o sistema de gotejamento subsuperficial já bastante difundido na Austrália. Outro aspecto é a aplicação de vinhaça em cana-de-açúcar, cuja técnica vem sendo adotada há muito tempo visto que promove melhorias nas condições físico-química do solo além de promover economias com redução da aplicação de fertilizantes minerais visto que a vinhaça é rica no nutriente potássio. Diante disso, buscouse conduzir uma pesquisa sobre fertirrigação com aplicação de vinhaça e adubação mineral, em diferentes doses, via gotejamento subsuperficial em um Argissolo vermelho-amarelo com a variedade de cana-de-açúcar CTC15, buscando verificar os seus efeitos na produtividade da variedade e parâmetros biométricos, visto que, irrigação por gotejamento subsupercial em cana-de-açúcar é uma tecnologia relativamente nova para cultura no Brasil. Portanto, foi instalado um experimento de campo em área de aproximadamente 1600 m2, composto por 6 tratamentos compostos de diferentes doses de vinhaça, adubação mineral e sequeiro, e 4 repetições, em delineamento inteiramente casualizado, conduzidos por duas safras de cana (2013-2014 e 2014-2015), sendo o T1 sem irrigação e com adubação convencional junto ao plantio, T2 fertirrigado convencionalmente, T3 ½ DoseCETESB, T4 dose calculada a partir dos critérios da norma P4.231/2015 (DoseCETESB), T5 2xDoseCETESB e T6 3xDoseCETESB. O manejo da irrigação foi realizado por tensiômetros instalados em profundidades de 20, 40 e 60 cm. Os parâmetros avaliados foram: biometria completa da parte aérea (altura de planta, comprimento de limbo foliar, largura de limbo foliar, distância entre internódios, número de colmos, diâmetro de colmos, número de folhas e de perfilhos, clorofila a, b e total), produção por área e avaliação tecnológica (Brix, Pureza, Fibra, Cinzas e ATR). Os parâmetros foram avaliados por análise estatística de variância e teste de comparação entre médias por Tukey a 5% de probabilidade. Diante dos resultados obtidos, comparado à condição de sequeiro (T1), a irrigação exercida no ciclo da cana planta promoveu ganhos em número de perfilhos da ordem de 16%, número de colmos na ordem de 10% e largura de limbo foliar em 15%. A fertirrigação com vinhaça no ciclo de primeira soca, em comparação ao sequeiro (T1), promoveu ganhos de 13% para altura de plantas, 5% para comprimento de folhas, 12% para número de perfilhos e 4% para largura de limbo foliar. E não foram encontradas diferenças estatísticas para clorofila a, b e total e nem para parâmetros tecnológicos nos dois ciclos. O tratamento que melhor respondeu a fertirrigação com vinhaça em produtividade foi T4 (DoseCETESB) obtendo um valor de 190 ton ha-1. / Due to low sugar and ethanol prices in international markets, questions have arisen about the economic feasibility of implementing new irrigation techniques. Consequently, irrigation systems with reduced leaching and evaporative water loss, and with greater longevity, are being developed to achieve higher net income for sugarcane. The use of subsurface drip is already widespread in Australia, for example. One such management technique is the use of vinasse in sugarcane crops in Brazil. Vinasse has a long history of use in sugarcane production in Brazil, since it promotes improvements in the physical-chemical conditions of the soil and reduces the use of mineral fertilizers, as it is rich the potassium. This research relates to subsurface drip fertigation of the CTC15 variety of sugarcane in a redyellow Argisol, with vinasse and mineral fertilizer. The objective was to characterize the effect of fertigation on yield and several biometric parameters, since subsurface drip irrigation/fertigation is a relatively new technology for sugarcane production in Brazil. A drip irrigation system was installed in a 1600 m2 field, consisting of 4 replications of 6 treatments with different vinasse doses, mineral fertilizer and rainfed conditions, in a completely randomized design. The treatments were T1: No irrigation and conventional fertilization at planting, T2: fertigation at conventional fertilizer levels, T3: fertigation at ½ the standard P4.231/2015 CETESB rate, T4: fertigation at the standard CETESB rate, T5: fertigation at twice the CETESB rate and T6: fertigation at three times the CETESB rate. Data were collected for the 2013-2014 and 2014-2015 sugarcane crops. Irrigation was scheduled based on the moisture content in tensiometers installed at 20, 40 and 60 cm depth. The parameters evaluated were complete shoot biometrics (plant height, leaf blade length, width of leaf blade, the distance between internodes, number of stems, stalk diameter, number of leaves and tillers, chlorophyll a, b and total chlorophyll), crop yield, and sugarcane quality (Brix, Purity, Fiber, Embers and ATR). The parameters were evaluated by statistical analyses of variances, and comparison test of means by Tukey at 5% probability. Based on these results, compared to rainfed condition (T1), irrigation improved tiller number by 16 %, culm number by 10%, and width of leaf blade at 15%. The fertigation with vinasse in the first ratoon cycle, improved plant height by 13%, sheet length by 5%, number of tillers by 12%, and width of leaf blade by 4%. There were no statistical differences in chlorophyll A, chlorophyll B, total chlorophyll and sugarcane quality in either of the two crop cycles. The T4 treatment, fertigation at the standard CETESB rate, had the best yield response to fertigation with vinasse (190 ton ha-1).

A cultura de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) tem presença marcante na história do Brasil e possui grande expressão na economia nacional atual. O objetivo deste trabalho visou determinar a ocorrência de efeitos da vinhaça e do extrato de palhiço da cana-de-açúcar no controle de plantas daninhas. Os experimentos foram conduzidos em casa de vegetação. Os tratamentos utilizados foram: vinhaça a 0, 100, 200, 300 m³.ha-1, extrato aquoso de palhiço equivalentes à 0, 10, 15 e 20 t.ha-1, e suas combinações. As espécies de plantas daninhas avaliadas no experimento foram: a corda-de-viola (Ipomoea grandifolia Dammer O’Don), picão-preto (Bidens pilosa L.), capimcolchão (Digitaria horizontalis Willd) e capim-marmelada (Brachiaria plantaginea Link Hitchc). Um experimento adicional foi conduzido para determinar os efeitos de ácido aconítico (AA) analítico, determinado na vinhaça e no extrato pela cromatografia líquida, sobre a germinação destas plantas daninhas. As doses foram de 0, 1, 2 e 3 mmol/gerbox de AA. Os experimentos foram conduzidos em delineamentos estatísticos de blocos casualizados, com quatro repetições. As avaliações foram a emergência das plantas daninhas, a biomassa seca e o altura da parte aérea e comprimento das raízes de 10 plantas daninhas/vaso. Os resultados obtidos indicaram que a emergência das plantas daninhas I. grandifolia, B. pilosa e D. horizontalis foi reduzida pela aplicação de vinhaça após 7 dias de semeadura. Aos 15 dias após semeadura e aplicação de vinhaça, somente houve redução sobre a emergência das plantas daninhas B. pilosa e I. grandifolia. As espécies suscetíveis ao extrato foram B. pilosa e D. horizontalis aos 7 dias após semeadura. O ácido aconítico reduziu a germinação de I. grandifolia e B. pilosa. Conclui-se que a vinhaça e o extrato apresentam efeitos alelopáticos sobre algumas espécies daninhas, devidos à presença de AA. / Sugarcane (Saccharum officinarum L.) has major presence in the history of Brazil and possess great expression in the current national economy. The objective of this work was to determine the occurrence effects of vinasse and raw extract of sugarcane in the control of weeds. The experiments were carried out in greenhouse. Treatments used were vinasse at 0, 100, 200, 300 m³.ha -1 and watery extract of raw sugarcane equivalents of 0, 10, 15 and 20 t.ha -1, and its combinations. Weed species used in the experiment were morningglory (Ipomoea grandifolia Dammer O’Don), starbristtle (Bidens pilosa L.), large crabgrass (Digitaria horizontalis Willd) and alexandergrass (Brachiaria plantaginea Link Hitchc). An additional experiment was carried out to determine the effect of pure aconitic acid (AA), determined in the vinasse and extract by liquid chromatography, on the germination of these weeds. The aconitic acid levels used were 0, 1, 2 and 3 mmol of AA /gerbox. Experiments were statistical designs of randomized blocks, with four replicates. Emergence of weeds, dry biomass and aerial and root part lengths of 10 weeds/vase were determined. Results indicated that emergence of weed I. grandifolia, Bidens pilosa e D. horizontalis were reduced by vinasse application, at 7 days after sowing. After 15 days of sowing and vinasse application, the weeds B. pilosa and I.grandifolia have your emergency reduced. The susceptible species to the extract were B. pilosa and D. horizontalis at 7 after sowing. Aconitic acid reduced germination of I. grandifolia and B. pilosa. Conclusions were that vinasse and raw extract of sugarcane present allelopathic effects on some weeds, due to the presence of aconitic acid.

Emissões de N2 e N2O reduzem a eficiência da adubação e podem causar danos ambientais. O método do traçador isotópico (15N) é indicado para medições de N2 e N2O, masnão há relatos de sua utilização no Brasil na quantificação desses gases.O objetivo deste estudo foi adaptar o método do traçador 15N às condições brasileiras para quantificar N2 e N2O derivados do fertilizante aplicado à cana-de-açúcar. Para o ajuste do métodoforam conduzidos três experimentos: um em condições controladas e dois em condições de campo. Em ambiente controlado foram utilizados três solos com diferentes classes texturais. A influência da umidade (40, 60 e 80% da capacidade máxima de retenção de água - CMRA) e da adição ou não de dextrose (500 mgkg-1 de C), foram outros parâmetros avaliados. O K15NO3enriquecido em 23,24% em átomos de 15N foi a fonte de N (100 mg kg-1 de N) utilizada. Os trabalhos de campo foram realizados em Latossolo Vermelho da região de Piracicaba-SP, em área de canade- açúcar sem despalha a fogo. No segundo experimento, foram testadas: fontes de N (15ureia e 15NH4 15NO3, ambos com 31,9% em átomos de 15N); doses de N (55 e 110 kg ha-1); com e sem vinhaça (100 m3 ha-1). No terceiro foram testadas doses de N (70 e 140 kg ha-1)na forma de 15NH4 15NO3; doses de vinhaça (75 e 150 m3 ha-1); com e sem a cobertura de palha (11 Mg ha-1). Em cada experimento, buscou-se aprimorar o protocolo de coleta, preparo e análise dos gases. No primeiro experimento observou-se que somente tratamentos com dextrose emitiram N2O, sendo as emissões aumentadas com a elevação da CMRA de 40 para 60%.Perdas de N (N2 + N2O) do K15NO3variaram de 0,04 a 48,26%. No segundo experimento não foram observadas emissões nos tratamentos com 15ureia. Nos tratamentos com 15NH4 15NO3, somente N2O foi detectado.A vinhaça potencializou as emissões de N2O, mas os fatores de emissão ficaram abaixo de 0,4%. A não detecção do N2 levantou a hipótese que o enriquecimento isotópico dos fertilizantes foi insuficiente para marcar o N2 do interior das câmaras. Então, no último experimento, utilizou-se o 15NH4 15NO3enriquecido a 98 e a 10,43% para as determinações de N2 e N2O, respectivamente. Neste experimento a manutenção da palha intensificou as emissões de N2O proveniente do 15NH4 15NO3; a umidade, a temperatura, o Nmineral e o C-lábil do solo não apresentaram correlações significativas com emissões de N2O. Os fatores de emissão foram inferiores a 0,2%. No último experimento, também não foi detectado o N2, sugerindo que o N2O tenha sido o produto final da desnitrificação nos experimentos de campo. Os resultados mostraram que as adaptações realizadas no método do traçador 15N foram eficazes para a quantificação dos gases. Outras adaptações, entretanto, deverão surgir à medida que a adoção do método do traçador 15N se intensifique no Brasil / N2 and N2O emissions decrease the fertilization efficiency and can cause environmental damages. The 15N tracer method is used to measure N2 and N2O emissions, but there are no reports of its application in Brazil. The objective of the present study was to adapt the 15N tracer method to Brazilian conditions to quantify the N2 and N2O from fertilizers applied in sugarcane crop. Three experiments were conducted to adjusting the method: one in controlled conditions and the others in field. In controlled conditions, three soils with distinct textural class were evaluated. It was measured the moisture content (40, 60 and 80 % of water holding capacity - CMRA) and two levels of dextrose (0 and 500 mg C kg-1). K15NO3 (23.24 atom% 15N) was the N source used (100 mg kg-1). The field experiments were carried out on a RhodicDystrudox in Piracicaba region, Sao Paulo state. In the second experiment, two N sources (urea and NH4NO3, both with 31.9 atom% 15N), two N levels (55 and 110 kg ha-1) and two vinasse addition levels (0 and 100 m³ ha-1) were evaluated. In the third experiment, two N levels (70 and 140 kg ha-1) using 15NH4 15NO3 as N source, two vinasse levels (75 and 150 m³ ha-1) and the presence (11 Mg ha-1) or not of straw covering were evaluated. In each experiment, we try to improve our sampling protocol, gases preparing and analysis based on the limitations detected. In the first experiment, the N2O emissions occurred only in dextrose presence and were increased when the CMRA was raised to 60%. The N losses (N2+N2O) from K15NO3 varied from 0.04 to 48.26%. In the second experiment, it was not observed N2O emission with urea fertilization. In the treatments with NH4NO3 fertilization, it was only observed N2O emission. The vinasse application potentiated the N2O emissions, but the emissions factors were below 0.4 %. We believed that fertilizer isotopic enrichment was not sufficient to label the N2 inside chambers and because of this it was not possible measure N2 emission. So, in the last experiment, we used the 15NH4 15NO3 enriched with 98 and 10.43 atom% 15N to measure the N2 and N2O emission, respectively. In the same experiment, the straw maintenance on soil surface increased the N2O emissions from NH4NO3. The moisture, temperature, N-mineral and the C-labile were not significantly correlated with N2O emissions. The emissions factors were under of 0.2%. In the last experiment, likewise, it was not detected N2 emission, suggesting that the final product from denitrification was N2O in field experiments. Our results showed that adaptations realized in 15N tracer method were effective to quantify gases emissions. However, others adaptations can arise as result of intensification in adoption of 15N tracer method in Brazil

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um reator anaeróbio de leito fluidificado na degradação da vinhaça de cana-de-açúcar, sob condições mesofílicas. Ensaios batelada foram realizados a diferentes concentrações, visando avaliar a degradação do substrato pela biomassa anaeróbia e obtenção de parâmetros cinéticos. Vinhaça diluída a valores de DQO de 1984 mg/L, 2827 mg/L, 3800 mg/L, 6354 mg/L, 7395 mg/L, 10705 mg/L e 15872 mg/L foi utilizada nos experimentos, mostrando reduções de 67% em 192 horas, 75% em 358 horas, 81% em 408 horas, 80% em 480, 72% em 504 horas, 76% em 840 horas e de 71% em 1080, para essas concentrações, respectivamente. A reação ocorrida nos reatores foi analisada como sendo de ordem zero, com valor médio da constante de reação de 10,4 mg/L.h. Testes com partículas de poliamida, poliestireno e nylon foram realizados, objetivando a escolha da melhor partícula em termos de formação e desenvolvimento de biofilme para posterior uso no reator. As três partículas mostraram-se favoráveis à adesão e colonização de microrganismos. O reator anaeróbio de leito fluidificado foi inoculado com lodo proveniente de reator UASB, que tratava água residuária de abatedouro de aves. O volume do reator era de 770 cm3, operando com tempo de detenção hidráulica de 24 h. A partícula utilizada como material suporte foi poliestireno. O tempo de operação do reator foi de 122 dias, sendo aplicada vinhaça diluída a valores de DQO que variaram de 1009 mg/L a 15874 mg/L e COVa de 1,0 Kg/m3.d a 15,9 Kg/m3.d, apresentando resultado de remoção de DQO médio de 51% a 70% e COVrv de 0,5 Kg/m3.d a 7,9 Kg/m3.d. Observações microscópicas em MEV, mostraram boa adesão microbiana nas partículas de poliestireno, em todas as fases do reator. / This work had as objective evaluates the efficiency of a anaerobic fluidized bed reactor for vinasse degradation under mesophilic conditions. Batch tests seeking to evaluate the degradation of the substratum for the anaerobic biomass and obtaining kinetic parameters were accomplished to different concentrations. Diluted vinasse to values of 1984 mg/L, 2827 mg/L, 3800 mg/L, 6354 mg/L, 7395 mg/L, 10705 mg/L and 15872 mg/L of COD was used in the experiments showing reductions of 67% in 192 hours, 75% in 358 hours, 81% in 408 hours, 80% in 480, 72% in 504 hours, 76% in 840 hours and of 71% in 1080, for those concentrations, respectively. The reaction happened in the batch reactors it was analyzed as being of order zero, with medium value of 10,4 mg/L.h for the constant of reaction. Tests with polyamide particles, polystyrene and nylon were accomplished, aiming at the choice of the best particle in formation terms and biofilme development for subsequent use in the reactor. The three particles were shown favorable to the adhesion and colonization of microorganisms. The fluidized bed reactor was inoculated with sludge from reactor UASB treating effluent frompoultry slaughterhouse. The volume of the reactor was of 770 cm3, operating with hydraulic detention time of 24 h. Polystyrene particles were used as material support. The reactor was operated for 122 days, being applied diluted vinasse to values of COD 1009 mg/L ranging to 15874 mg/L and organic loading rate (OLR) of 1,0 Kg/m3.d to 15,9 Kg/m3.d, presenting efficiency COD removal of 51% - 70% and OLR removal of 0,5 Kg/m3.d - 7,9 Kg/m3.d. Microscopic observations in MEV showed good microbial adhesion in the particles of polystyrene, in all the phases of the reactor.

A vinhaça, o bagaço de cana e corantes têxteis descartados são resíduos econômica e ambientalmente importantes. As enzimas inespecíficas e a capacidade adsortiva dos fungos do gênero Pleurotus e do substrato exaurido da produção de cogumelos (SMS) os destacam na biorremediação. O objetivo deste trabalho é avaliar a produção de ligninases por P. sajor-caju e P. ostreatus em fermentação submersa (SmF) e em fermentação sólida (SSF) e aplicar estas na descoloração e detoxificação da vinhaça e do corante azul índigo. Na SmF, as espécies foram crescidas em vinhaça diluída a 50%, livres ou aderidas (\"bio ball\"). A biomassa e atividade das enzimas lacase, peroxidase e MnP foram medidas. Avaliou-se a descoloração da vinhaça tratada e sua toxicidade (D. similis, 48 h). No primeiro experimento de SSF, as espécies cresceram em bagaço+vinhaça. Examinou-se a produção de lacase e MnP e a descoloração de uma solução de azul índigo (pH 4,5) pelo sobrenadante e em contato com o bagaço inoculado. No segundo experimento, avaliou-se as enzimas lacase, peroxidase e MnP dos SMS 1 e 2 (P. ostreatus) em água destilada, tampão citrato-fosfato (pH 5) e solução de Ringer e a descoloração da mesma solução de corante pelos substratos, irradiados ou não. Caracterizou-se o material irradiado, com e sem corante (FTIR) e determinou-se a toxicidade do índigo (H. attenuata, 96 h). Em 12 dias de SmF, a biomassa das duas espécies, nos dois tratamentos, foi equivalente. P. ostreatus com bio ball exibiu maiores atividades de lacase e MnP em seis dias e de peroxidase e MnP em 12, sendo a ultima semelhante à atividade por P. ostreatus livre. P. sajor-caju aderido teve, aos 12 dias, a maior atividade de lacase. Em todos os ensaios, P. sajor-caju descoloriu mais a vinhaça. A vinhaça tratada se tornou menos tóxica para D. similis. Ao 14° dia de crescimento em bagaço, não detectou-se atividade da MnP e a lacase de P. sajor-caju foi maior do a de P. ostreatus: 14 e 0,4 UI g-1, respectivamente. O azul índigo foi melhor descolorido pelo sobrenadante de P. sajor-caju do que por P. ostreatus; a descoloração com bagaço inoculado foi igual para ambos. Para o SMS, a atividade enzimática foi semelhante em todas as extrações. A lacase se destacou no SMS 1, atingindo 2 UI g-1 com 0,1 g mL-1 de água destilada. Com 2,5 g deste substrato, a descoloração de 20 e 60 mL da solução de índigo foi maior com o material não irradiado do que com o irradiado. Para o SMS 2, essa diferença ocorreu apenas com 60 mL. A análise por FTIR revelou a presença de grupos de ligação com o corante. O espectro do SMS 2 diferiu do material controle (sem corante), sugerindo uma maior interação do que no SMS 1. O corante tratado pelo SMS se tornou muito mais tóxico para H. attenuata. Concluiu-se que os resíduos propiciaram a expressão enzimática em P. sajor-caju e P. ostreatus, a descoloração da vinhaça e do azul índigo e a redução de toxicidade da vinhaça. / Sugarcane bagasse and vinasse, as well as discharged textile dyes, are economically and environmentally important wastes. Pleurotus fungi and their spent mushroom waste (SMS) are noticed for their biosorption capacity and for producing unspecific enzymes. The aim of this work is: a) assess ligninases production by P. sajor-caju and P. ostreatus under submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF); b) perform the discoloration and evaluate the detoxification of vinasse and indigo blue dye by those enzymes. Under SmF, the fungi were grown in vinasse 50% with or without a carrier (bio ball). Biomass and laccase, peroxidase and MnP activities were measured, as well as vinasse discoloration and its toxicity (D. similis, 48 h). At the first SSF experiment, the species were inoculated on bagasse+vinasse and laccase and MnP activities were measured; the discoloration of the indigo blue solution was performer with both the enzymatic broth and the inoculated bagasse. The second SSF experiment regarded two SMS from P. ostreatus (SMS 1 and 2). Laccase, peroxidade and MnP activities were measured after extraction with distilled water, phosphate-citrate buffer (pH 5) and Ringer solution. The discoloration of the same indigo solution (irradiated or not materials), followed by FTIR analysis of the irradiated substrate, were performed. The toxicity of treated and untreated indigo blue was given by H. attenuata (96 h). After 12 days under SmF, both species, grown free or with the carrier, produced the same biomass amount. Immobilized P. ostreatus gave the best results for laccase and MnP (six days), MnP (12 days), along with free P. ostreatus, and peroxidase (12 days). Peroxidase (six days) was better produced by free P. ostreatus; laccase (12 days) was higher for immobilized P. sajor-caju. Vinasse was more extensively discolored by P. sajor-caju in all treatments. Treated vinasse became less toxic for D. similis. After 14 days growing on bagasse, both species produced laccase (14 UI g-1 for P. sajor-caju and 0,4 for P. ostreatus) and no MnP activity was observed. Indigo blue was better discolored by P. sajor-caju enzymatic broth (74% at the proportion of 2:8); the discoloration with inoculated bagasse was statistically the same for both fungi. Regarding the SMS, laccase was the outstanding enzyme for SMS 1, reaching 2 UI g-1 with distilled water 0,1 g mL-1. Non irradiated SMS performed a better discoloration of the indigo dye solution than irradiated SMS 1 with 20 and 60 mL of solution. For SMS 2, a greater discoloration by the non-irradiated material compared to the irradiated one was achieved only with 60 mL of the indigo blue solution. SMS 2 + indigo blue spectra was different than the control material (no dye), suggesting that SMS 2 interacted more with the dye than SMS 1. The indigo blue solution had its toxicity towards H. attenuata increased after interacting with SMS 1 and 2. This work concluded that the studied wastes allowed enzymes expression by P. sajor-caju and by P. ostreatus, the discoloration of vinasse and indigo blue and a decrease in vinasse toxicity.

A vinhaça é um resíduo da produção de álcool após a fermentação do mosto e destilação do vinho, resultando de 10 a 15 litros para cada litro de etanol produzido. Este efluente altamente colorido é um sub-produto rico em nutrientes, principalmente materia orgânica, tendo um alto potencial poluente quando disposto no ambiente. Os fungos ligninolíticos podem ser utilizados para a remediação de poluentes, como a vinhaça, pela ação de enzimas peroxidases. Foram utilizadas em ensaios para descoloração da vinhaça três linhagens de fungos ascomicetos e cinco de basidiomicetos sendo que o basidiomiceto Pleurotus sajor-caju CCB 020 se destacou dos demais. A descoloração foi concomitante com o aumento das atividades de lacase e manganês peroxidase. Entretanto ficou evidende que a lacase é a enzima de maior importância na descoloração. P. sajor-caju é comestível tendo seus valores nutricionais determinados na literatura. A vinhaça desencadeou o processo de estresse oxidativo no fungo, fato observado através da elevação da atividade de enzimas (superóxido dismutase, catalase e glutationa redutase) associadas a mecanismos de detoxificação de espécies ativas de oxigênio. Quando comparado com crescimento em meio sintético, o cultivo submerso de P. sajor-caju em vinhaça demonstrou aumento na produção de biomassa (1,06 g 100 mL-1), e aumento na atividade das enzimas como a lacase (variando entre 400 e 450 UI L-1) alcançada entre o 9° e 10º dia e para MnP alcançada no 12° dia de cultivo (variando de 60 a 100 UI L-1), a 28ºC, com agitação constante. Nos mesmos tratamentos foram observadas reduções de: 82,76% na DQO, de 75,29% da DBO, da coloração em 99,17% e da turbidez em 99,73%, indicando a participação destas enzimas na despolimerização de compostos fenólicos e pigmentos de melanoidinas. Após 15 dias de tratamento com o fungo, foi evidenciada a redução de toxicidade da vinhaça determinada por exposição aos organismos: Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna, Daphnia similis e Hydra attenuata. Foi concluído que o uso do sistema vinhaça e P. sajor-caju pode ser aplicado em bioprocessos de remoção de cor e na degradação de compostos complexos da vinhaça, ocorrendo destoxicação e melhora em suas qualidades podendo ser indicada como água de reuso, produção de enzimas lacases e manganês peroxidase e aproveitamento de biomassa. / Vinasse is a residue resulting from the production of alcohol after pulp fermentation and distillation of the wine, ensuing from 10 to 15 liters for each liter of ethanol produced. This high colored effluent is a by-product rich in nutrients, mainly organic matter, having a high pollutant potential when disposed in the environment. Lignolytic fungi can be utilized in the remediation of pollutants, such as vinasse, by the action of peroxidases. Assays for the decolorization of vinasse by three ascomycetes fungi and five basidiomycetes were performed and consequently selecting the fungus Pleurotus sajor-caju CCB 020. The activities of manganese-dependent peroxidases (MnP) and laccases and the quantification of the decolorization after the treatment of the vinasse by P. sajor-caju were evaluated and it was observed that this fungus can be utilized to biodegrade and decolorize the vinasse at a concentration of 100% without the necessity of dilution. P. sajorcaju is an edible fungus with nutritional values determined in the literature. The vinasse trigged the process of oxidative stress in the fungus, fact observed through the elevation of the enzyme activities (superoxide dismutase, catalase and glutathione reductase) associated to mechanisms of detoxifying reactive oxygen species. When compared to the growth in synthetic medium, the tests in submerged vinasse cultivation with P. sajor-caju demonstrated a raise in the biomass production (1,06 g 100 mL-1), and in the enzyme activities such as laccase (varying from 400 to 450 U L-1) reached between the 9th and 10th day of growth and for MnP at the 12th day of cultivation (varying from 60 a 100 U L-1), indicating the participation of these enzymes in the depolymerization of phenolic compounds and melanoidins pigments. In the same treatments were observed reductions of 82,76% in COD, 75% of BOD, 99,17% in the color and 99,73% for the turbidity. After the treatment with the fungus, a reduction in the toxicity was evident through the exposition of Pseudokirchneriella subcapitata, Daphnia magna, Daphnia similis e Hydra attenuata. It was concluded that the system P.sajor caju/vinasse can be utilized as a bioprocess for color removal and degradation of complex molecules. It was observed an improvement in the characteristics and detoxification allowing it to be utilized as reused water, laccase and manganese peroxidase enzymes production and for fungal biomass production with a high nutritional value.