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The release of wastewater and the shrimp feed cost are the main challenges faced by the shrimp farming industry. An alternative solution to both problems is biofloc production in a unit external to the farm, in an activated sludge system for effluent treatment. The treatment system’s influent was composed of the shrimp farm wastewater supplemented with urea and sugarcane molasses. The results show that the average removal of chemical oxygen demand was 71% and the average biofloc production in the reactor was approximately 1.5g.L-1. Adding molasses to the influent contributed to the increase in the quantity and diversity of existing microorganisms that are beneficial to cultured shrimp. The mass balance of nitrogen compounds confirmed that nitrification occurred in the system. Therefore, the use of the activated sludge system is a viable and environmentally suitable alternative to produce bioflocs and shrimp farming effluent treatment A geração de efluentes e o custo com a alimentação do camarão são os principais desafios enfrentados pela carcinicultura. Uma solução conjunta para ambos os problemas é a produção de bioflocos em um sistema de lodo ativado para tratamento de efluentes. Neste trabalho, o afluente ao sistema estudado era composto pelas águas residuais do cultivo de camarão suplementadas com ureia e melaço de cana-de-açúcar. Os resultados mostraram que a remoção média de demanda química de oxigênio foi de 71% e a produção média de bioflocos no reator foi de aproximadamente 1,5 g.L-1. A adição de melaço ao afluente contribuiu para o aumento da quantidade e da diversidade de microrganismos benéficos para a produção de camarão. Houve remoção de amônia e nitrificação confirmada pelo balanço de massa. Portanto, a utilização do sistema de lodos ativados é uma alternativa viável e ambientalmente adequada para produzir bioflocos e tratar efluentes de cultivo de camarão

This study evaluated the trophic conditions of the reservoir located in the urban perimeter of the town General Sampaio, semiarid region of the Ceará State, Brazil and its relationship with seasonal variation in rainfall between 2010 and 2011. It was obtained data for Secchi disk transparency, total phosphorus, and chlorophyll a to calculate the Trophic State Index (TSI), as well as rainfall data. The Trophic State Index (TSI) proposed by Carlson (1977) and modified by Toledo Junior (1990) was used to test the influence of the seasonal variation in rainfall on hydrological variables and on trophic conditions of the reservoir in 2010 and 2011. There was seasonal variability in variables analyzed between climatic periods (rainy and dry) and trophic conditions determined through the trophic index indicated conditions ranging from oligotrophic to eutrophic during the two years analyzed in this reservoir. Under these circumstances, one may conclude that the trophic status is related to seasonal fluctuations in the hydrology of the system controlled by rainfall, which is a common feature of semiarid regions.

Diversos países têm comercializado óleo diesel contendo uma fração de biodiesel em sua constituição. No Brasil, desde 2010, o teor de biodiesel no óleo diesel é de 5% (BRASIL, 2009),enquanto nos EUA e em países europeus o valor mínimo é de 20% (ASTM, 2008) e 5% (EUROPA,2003), respectivamente. Para cada quilo de biodiesel produzido pela rota de transesterificação, aproximadamente 100 gramas de glicerol são gerados como subproduto da reação (YAZDANI; GONZALEZ,2007). Assim, estima-se que 300.000 t desse subproduto foram geradas pelas usinas brasileiras de biodiesel em 2011, e esse valor deve chegar a1.630.000 t/ano até 2020 (VIANA et al., 2011).

Em uma unidade de processamento da casca do coco-verde instalada em Fortaleza, com recursos de um projeto da Embrapa Agroindústria Tropical, são gerados cerca de 15 m3 /dia de um efluente denominado de Líquido da Casca do Coco-Verde (LCCV), cuja demanda química de oxigênio (DQO) é, aproximadamente, 60 g/L. Para avaliar a melhor forma de tratar esse líquido, foram realizados testes de toxicidade anaeróbia, aeróbia e fúngica, para determinação da capacidade de degradação de cada tipo de reator; e operação de reatores em escala de laboratório (reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo – UASB, reator biológico com fungos - RBF e sistema de lodos ativados – SLA). Os resultados mostraram que o LCCV inibe o metabolismo do Aspergillus niger e que as leveduras existentes no próprio meio promoveram degradação da matéria orgânica facilmente biodegradável. Durante os testes de atividade anaeróbia, verificou-se que não houve inibição da atividade metanogênica. Os testes de taxa de consumo de oxigênio mostraram que não houve inibição do metabolismo das bactérias aeróbias. O reator UASB apresentou a melhor operacionalidade para tratamento do LCCV, porém não removeu toda a matéria orgânica (atingiu 80%), necessitando de um pós-tratamento. O RBF removeu mais de 90% da matéria orgânica do LCCV, porém, devido a problemas operacionais, não é o sistema mais adequado (talvez uma modificação do sistema de biodiscos, usando leveduras como inóculo, seja uma boa solução). O sistema de lodos ativados apresentou desempenho ruim quando foi operado com LCCV bruto, mas há indícios que um sistema combinado UASB-SLA seja eficiente. O pós-tratamento, por meio de um reator com fungos (sistema de biodiscos), pode viabilizar a recuperação de taninos.

The presence of nitrogenous compounds in effluent of petroleum refineries and with concentrations above legal limits is a known serious environmental problem. The proposal of this research was to evaluate the removal of nitrogen compounds (ammonia, nitrite and nitrate) present in petrochemical wastewater by using fungi biological reactor (FBR). In laboratory scale, two aerobic biological reactors with fungi acting as immobilized biomass and up-flow were investigated. Good removals of ammonia, nitrite and nitrate were reached, and the best results occurred in the reactor 2 (R2), operated with HRT of 4 h and 0.5 g glucose/L. The reactor showed removals of 57% (± 25.4) for ammonia, 66% (± 40.7) for nitrite and 62% (± 29.9) for nitrate. The research findings showed that fungi biological reactors are a viable alternative for removal of inorganic nitrogen compounds in effluent from petroleum refineries. superiores aos limites legais é um problema sério e conhecido. A proposta desta pesquisa foi avaliar a remoção de nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato presentes em águas residuárias de indústrias petroquímicas, empregando processo biológico com fungos. Foram montados, em escala de laboratório, dois reatores biológicos aeróbios com fungos (RBF), com biomassa imobilizada e escoamento contínuo ascendente. Obtiveram-se boas remoções de amônia, nitrito e nitrato, sendo que os melhores resultados foram obtidos com o reator 2 (R2), operado com TDH de 4h e 0,5g de glicose/L, o qual apresentou eficiência de remoção de amônia de 57% (± 25,4), nitrito 66% (± 40,7) e nitrato 62% (± 29,9). Pelos resultados obtidos, concluiu-se que reatores biológicos com fungos são uma alternativa viável para remoção de nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato de efluentes de refinarias de petróleo. Águas residuárias de refinarias de petróleo.

Molecular biology techniques applied in anaerobic digestion allow the study of microbial ecology and community structure in bioreactors. Glycerol is a byproduct of transesterification and can be used to produce hydrogen by anaerobic digestion, so understanding the microbial interactions is necessary to assess the relation among biological, operational and functional factors, improving the processes and the performance of the system. This research aimed to study the variations of diversity, richness and functional organization of the microbial community, analyzing ecological and operational parameters, as well as the functionality and productivity of anaerobic reactors. Hydrogenic UASB reactors were operated and monitored under OLR increases. The feeding used were: crude glycerol and pure glycerol (two phases), with nutrient solution in all the affluents. The parameters analyzed were: COD, metabolites, pH, flow, volume and gas composition, functional organization, range-weighted richness, Shannon diversity, and species found by Sanger sequencing. Sludge samples were collected and stored at each OLR change and the DNA was extracted and amplified with primers containing GC clamps for Bacteria and Archaea domains, followed by DGGE on polyacrylamide gel (8%) for both domains. The resulting bands were excised, amplified, purified and sequenced. The results showed that in OLR below 30 kg COD/m 3.d-1there was an increase in the carrying capacity and stability of the environment, with low functional organization and increased richness and diversity in both studies, for both domains and substrates. Population parameters of Bacteria in the following stages decreased and functional organization increased, indicating a gradual increase in the level of community specialization. Populational increases were greater with residual glycerol than with pure due to the specificity of the second substrate compared to the residual, a more generalist substrate. The ecological parameters of Archaea in the later stages decreased due to inhibition by substrate excess, which promoted an increase in the productivity of the bacterial domain. Pure glycerol proved to be a worse substrate for the development of methanogens than the residual. Técnicas de biologia molecular aplicadas em digestão anaeróbia permitem estudar a ecologia microbiana e estrutura de comunidades em biorreatores. O glicerol é um subproduto da transesterificação e pode ser usado para produzir hidrogênio por digestão anaeróbia, portanto, conhecer as interações microbianas permite compreender a relação entre os fatores biológicos, operacionais e funcionais, aperfeiçoando os processos envolvidos e o desempenho do sistema. Esta pesquisa teve como objetivo estudar as variações de diversidade, riqueza e organização funcional da comunidade microbiana, relacionando os parâmetros ecológicos, operacionais, a funcionalidade e a produtividade de reatores anaeróbios. Reatores UASB hidrogênicos foram operados e monitorados, sob aumentos de COV. Os afluentes utilizados foram: glicerol residual e glicerol puro (duas fases), com solução de nutrientes em todos os afluentes.Analisou-se: DQO, metabólitos, pH, vazão, volume e composição de gás, organização funcional, riqueza, diversidade de Shannon, e espécies encontradas por sequenciamento de mSanger. Amostras do lodo foram coletadas e armazenadas a cada mudança de COV e o DNA foi extraído e amplificado com primers contendo grampos GC para os domínios Bacteria e Archaea, seguido por DGGE em gel de poliacrilamida (8%) para os dois domínios. As bandas resultantes foram excisadas, amplificadas, purificadas e sequenciadas. Os resultados mostraram que em cargas abaixo de 30 kg DQO/m3.d houve elevação da capacidade de suporte e estabilidade do meio, com baixa organização funcional e aumento da riqueza e diversidade em ambos os estudos, para ambos os domínios e substratos. Os parâmetros populacionais de Bacteria nos estágios seguintes reduziu e a organização funcional aumentou, indicando aumento gradual no nível de especialização da comunidade. Os aumentos populacionais foram maiores com glicerol residual do que com puro devido à especificidade do segundo substrato quando comparado ao residual, mais generalista. Os parâmetros ecológicos de Archaea nas etapas posteriores decaíram por inibição pelo substrato, o que promoveu aumento da produtividade do domínio bacteria. O glicerol puro se mostrou um substrato pior para o desenvolvimento de metanogênicas do que o residual.

Caproic acid or hexanoic acid has a wide range of applications in the pharmaceutical, chemical and food industries. The utilization of a fermentative production route has been studied as an alternative to petrochemical route, which relies on non-renewable resources. In the fermentative route, it is essential to provide a continuous caproic acid extraction from the biotic medium, because the accumulation of this acid inhibits microorganisms. In this study, the extraction and re-extraction of caproic acid by contact membranes are investigated in detail. This extraction system involves reactive and diffusive processes in two stages: i) the extraction step, where caproic acid passes through selectivity to an extraction solution (mineral oil + 3% trioctylphosphine (TOPO)); ii) the re-extraction step, where the caproic acid passes through affinity to an alkaline solution (0.5M H3BO3, pH ≥ 9.0). This type of extraction system has advantages over conventional liquid-liquid extraction of organic acids, because the membrane has hydrophobic characteristics, and acts as a physical barrier, which prevents the liquid phases dispersion. LIQUICEL two membranes are used (model 2.5 x 8.0 Extra-Flow), with surface area of 1.4 m², volume of the inner hull of 0.15 L (150 ml) and volume of the outer hull of 0.40 L (400ml). Each membrane has 800 hollow fibers of polypropylene (internal diameter 0.24 mm, length 15 cm, 0.03 mm thick wall and 0.03 mM of pore size of the membrane with 40% porosity). The mass transfer rates of membrane system were determined for different operating conditions from the effluent using a bioreactor and a pure (caproic acid diluted in water) effluents. In these experiments the caproic acid concentrations ranged between 0.1 and 2.5 g.L-1, which is a representative range for reactors operated at pH 5.5. The flow rates of the acidic and alkaline solutions ranged from 9,2 a 219,4 m.d-1. During the assays, pH, and caproic acid concentrations were monitored. The experiments using synthetic effluent showed that mass transfer rates in the extraction membranes are 9,5 g.m-2.h-1, and achieved extraction efficiency of 96%. Using the bioreactor effluent, the mass transfer rates were 3,67 g.m-2.h-1, and extraction effiency was 43%. Additionally, from these tests, it is possible to observe that the extraction rates are directly proportional to the liquid velocity in the external parts of the membranes. These results confirm that the maximum rates of extraction and re-extraction of the contact membrane system are in a feasible range to be used together with anaerobic reactors for producing caproic acid. Ácido Caproico, ou hexanóico, tem uma ampla gama de aplicações nas indústrias farmacêutica, química e alimentícia. A utilização de uma via de produção fermentativa tem sido estudada como uma alternativa à via petroquímica, que depende de recursos não renováveis. Na via fermentativa é essencial um processo contínuo de extração de ácido capróico a partir do meio biótico, uma vez que a acumulação deste ácido inibe a microbiota. Neste trabalho, a extração e re-extração do ácido capróico por membranas de contato são investigadas. O sistema de extração envolve processos difusivos e reativos e em duas etapas: i) uma etapa de extração, em que o ácido capróico é transferido através de seletividade para a solução de extração (óleo mineral + 3% de trioctilfosfina (TOPO)); ii) uma etapa de reextração, na qual o ácido caproico passa para uma solução alcalina (0,5 M de ácido bórico (H3BO3), pH ≥ 9,0) por afinidade. Este tipo de extração tem vantagens em relação à extração líquido-líquido convencional de ácidos orgânicos, pois a membrana possui características hidrofóbicas, que atua como uma barreira física impedindo a dispersão das fases líquidas. São utilizadas duas membranas Liquicel (modelo 2,5 x 8,0 Extra-Flow), com área superficial de 1,4 m², volume do casco interno de 0,15 L (15 0ml) e volume do casco externo de 0,40 L (400 ml). Cada membrana possui 800 fibras ocas de polipropileno (com diâmetro interno de 0,24 mm, 15 cm de comprimento, 0,03 μm de espessura da parede e 0,03 μm de tamanho dos poros da membrana com 40% de porosidade). As taxas de transferência de massa do sistema de membrana foram determinadas para diferentes condições de funcionamento a partir de um efluente oriundo de um biorreator e um efluente sintético (ácido capróico diluído em água). Nestes experimentos as concentrações de ácido capróico variaram de 0,1 a 2,5 g/L, que é uma faixa representativa para os reatores operados com pH 5,5. As vazões das soluções ácidas e alcalinas variaram de 9,2 m.d-1 a 219,4 m.d-1. Durante os testes, o pH e as concentrações de ácido capróico foram monitorados. Os experimentos utilizando solução pura mostram taxas de transferência de massa máxima nas membranas de extração 9,5 g.m-2.h-1, com uma eficiência de 96%. Utilizando o efluente oriundo de um biorreator essas taxas de transferência de massa máxima foi 3,67 g.m-2.h-1, com uma eficiência de 43%. Adicionalmente, a partir destes experimentos, é possível observar que as taxas de extração são diretamente proporcionais à velocidade do líquido nas partes externas das membranas. Estes resultados confirmam que as taxas máximas de extração e re-extração do sistema de membrana de contato estão em uma faixa que pode viabilizar a utilização deste sistema em conjunto com reatores anaeróbios que produzem ácido capróico.

The present study aimed to evaluate glycerol from biodiesel as Substrate for synthesis of hydrogen (H2), methane (CH4) and carboxylic acids through Anaerobic digestion. Initially, bench tests were carried out in batch With the purpose of evaluating H2 production by varying the inoculum source (flocculent sludge From sewage treatment plant - ES, granular sludge from Brewery effluent treatment plant - EC, goat ruminal fluid - LR and one Uniform mixture of these inoculants - MX) and the strategy of inhibition of metagenesis - EIM (Addition of chloroform, acid shock and heat shock). After that, the Of the substrate / microorganism ratio (S0 / X0) in H2 production. The values ​​of S0 / X0 Tested ranged from 1 to 16 g of chemical oxygen demand (COD) / g of total solids Volatile compounds (VTS). For the experiments in continuous flow, a system of reactors was used UASB (upflow anaerobic sludge blanket) type, fed with Glycerol to evaluate H2 and CH4 production. In the last step of the research, Conducted batch tests to evaluate glycerol as a substrate to produce Caproic acid (C6), varying the origin of the inoculum, the concentration of ethanol, with and without Bioaumentation with Clostridium acetobutylicum. The results showed that inocula ES, LR and MX, added with chloroform, were the most efficient in selecting the Hydrogen producing bacteria, with yields varying between 0.12 and 0.21 mol H2 / mol glycerol. The S0 / X0 tests showed that the maximum H2 yield (32 mL H2 / gDQA or 35 L H2 / kg glycerol) was achieved when S0 / X0 of 10 gDQO / gSTV. Above this value, the H2 yield decreased, but the production rate Constant (on average 167 mL H2 / [gSTV.d]). The results in flow Showed that the UASB producer of H2 (RH) filled with carrier medium could be Stably operated at 50 kg COD / m3.d and produce 46 L biogas / d, 51% being composed of H2, which was reflected in a yield of 0.135 mol H2 / mol glycerol. The UASB reactor Producer of CH4, fed with diluted RH effluent, was operated with maximum VOC of 19 kg COD / m3.d and was able to produce 92 L biogas / d, 74% composed of CH4, Resulting in a methane-specific production of 0.25 m 3 CH 4 / kg COD added. In In terms of energy, H2 and CH4 produced by UASB reactors are capable of 171 MJ / m3 reactor. Based on the maximum concentrations of 1,3-propanediol, And caproic acid produced in laboratory scale, it was possible to estimate that A plant that generates 25 m3 glycerol / d can achieve a daily profitability between US $ 1,848.43 and 6,765.07, depending on the desired product. Finally, the production tests of C6 allowed to conclude that the highest concentration (3.8 g C6 / L) was found when sludge Granular from brewery effluent treatment plant was bioaumented, With addition of 100 mM ethanol. O presente estudo teve como objetivo avaliar o glicerol proveniente de biodiesel como substrato para síntese de hidrogênio (H2), metano (CH4) e ácidos carboxílicos através de digestão anaeróbia. Inicialmente, foram realizados testes de bancada alimentados em batelada com a finalidade de avaliar a produção de H2 variando-se a fonte de inóculo (lodo floculento proveniente de estação de tratamento de esgoto sanitário – ES, lodo granular proveniente de estação de tratamento de efluente de cervejaria – EC, líquido ruminal de caprino – LR e uma mistura uniforme destes inóculos – MX) e a estratégia de inibição da metagênese – EIM (adição de clorofórmio, choque ácido e choque de calor). Depois disso, foi avaliado o efeito da relação substrato/micro-organismo (S0/X0) na produção de H2. Os valores de S0/X0 testados variaram entre 1 e 16 g de demanda química de oxigênio (DQO)/g de sólidos totais voláteis (STV). Para os experimentos em fluxo contínuo, foi usado um sistema de reatores anaeróbios do tipo UASB (upflow anaerobic sludge blanket) em série, alimentado com glicerol residual para avaliar a produção de H2 e CH4. Na última etapa da pesquisa, foram conduzidos testes em batelada para avaliar o glicerol como substrato para produzir ácidos caproico (C6), variando-se a origem do inóculo, a concentração de etanol, com e sem bioaumentação com Clostridium acetobutylicum. Os resultados comprovaram que os inóculos ES, LR e MX, adicionados de clorofórmio, foram os mais eficientes em selecionar as bactérias produtoras de hidrogênio, com rendimentos variando entre 0,12 e 0,21 mol H2/mol glicerol. Os testes de S0/X0 mostraram que o máximo rendimento de H2 (32 mL H2/gDQOadicionada ou 35 L H2/kg glicerol) foi alcançado quando aplicou-se S0/X0 de 10 gDQO/gSTV. Acima desse valor, o rendimento de H2 diminuiu, mas a taxa de produção específica se mantém constante (em média 167 mL H2/[gSTV.d]). Os resultados em fluxo contínuo mostraram que o UASB produtor de H2 (RH) preenchido com meio suporte pôde ser operado estavelmente a 50 kgDQO/m3.d e produzir 46 L biogás/d, sendo 51% composto por H2, o que se refletiu em um rendimento de 0,135 mol H2/mol glicerol. Já o reator UASB produtor de CH4, alimentado com efluente diluído do RH, foi operado com COV máxima de 19 kgDQO/m3.d e foi capaz de produzir 92 L biogás/d, sendo 74% composto por CH4, acarretando uma produção específica de metano igual a 0,25 m3CH4/kgDQO adicionada. Em termos energéticos, o H2 e o CH4 produzidos pelos reatores UASB são capazes de gerar 171 MJ/m3 reator. Com base nas concentrações máximas de 1,3-propanodiol, ácido propiônico e ácido caproico produzidos em escala de laboratório, foi possível estimar que uma usina que gera 25 m3 glicerol/d pode alcançar uma rentabilidade diária entre a US$ 1.848,43 e 6.765,07, dependendo do produto desejado. Por fim, os testes de produção de C6 permitiram concluir que a maior concentração (3,8 g C6/L) foi encontrada quando lodo granular proveniente de estação de tratamento de efluente de cervejaria foi bioaumentado, com adição de etanol a 100 mM.

This study aimed the evaluation of the anaerobic biodegradability and methane production potential (MPP) of three lignocellulosic wastes derived from the biofuels production chain: palm oil mesocarp fiber (PMF), sugarcane bagasse (SCB) and cotton linter type 4 (CL4). Three different types of physico-chemical pretreatments were used (hydrothermal hydrolysis, acid hydrolysis and alkaline hydrolysis), which were evaluated based on the solubilisation of sugars or extraction of lignin. Different reaction times, temperatures, mass/volume ratios, and concentrations of acid or alkali were used for seeking the best pretreatment that improves the anaerobic digestion of the material. The data of the pretreatments were analysed using multivariate factorial design 22 or 23, with the central point in triplicate (level 0) and six star-points (when necessary). The MPP and anaerobic biodegradability obtained with PMF, SCB and CL4 without pretreatment were, respectively, 77.8, 35.6 and 165.3 L CH4/kg substrate and 8.7, 4.4 and 24.1%. The results obtained with the PMF showed that the best MPP (199 L CH4/kg substrate) was obtained using acid hydrolysis with [HCl] of 1.97 M, during 34 min, at 103 ° C, which promoted 19% of biodegradability. Anaerobic digestion SCB is improved when using hydrothermal hydrolysis (10 min, 200 °C) resulting in a MPP of 199 L CH4/kg substrate and an anaerobic biodegradability of 27.4%. The best results of CL4 were MPP of 397.1 L CH4/kg substrate and biodegradability of 49.1% obtained with acid hydrolysis ([HCl] of 1 M, 136 °C, 20 min). Despite the several pretreatment cause significant increase in the anaerobic hydrolysis of these lignocellulosic wastes, the power generated from methane (PMF = 6.9 MJ/kg Subst, SCB = 6.8 MJ/kg Subst, CL4 = 13.2 MJ/kg Subst.) were lower than that obtained by the eventual direct combustion of the fibre (PMF = 9.6 MJ/kg Subst, SCB = 7.2 MJ/kg Subst, CL4 = 17.3 MJ/kg Subst. CL4 in the form of briquette). An alternative is to use the alkaline hydrolysis for extracting lignin and further use in the chemical industry, as well as for power generation. The results show that it is possible to extract up to 91% of the lignin present in the PMF and 80% in the SCB, which can generate up to 180 and 313.4 L CH4/kg of the hydrolysed PMF and SCB, respectively. These values are sufficient to produce 6.2 and 11.2 MJ/kg Subst, respectively. Este trabalho teve como objetivos avaliar a biodegradabilidade anaeróbia e o potencial de produção de metano (PPM) de três resíduos lignocelulósicos proveniente da cadeia produtiva do biocombustível (fibra do mesocarpo do dendê - FMD), (bagaço de cana-de-açúcar - BCA) e línter de algodão tipo 4 - (LA4). Para tanto, empregou-se três diferentes tipos de pré-tratamentos físico-químicos (hidrólise hidrotérmica, hidrólise ácida e hidrólise alcalina), onde foram usados diversos tempos de reação, temperaturas, razões massa/volume e concentrações de ácido ou álcali, de forma a buscar o melhor método para facilitar a digestão anaeróbia do material. Os pré-tratamentos foram avaliados usando-se planejamento fatorial multivariado 22 ou 23, com ponto central em triplicata. O PPM e a biodegradabilidade anaeróbia obtidos com FMD, BCA e LA4 sem pré-tratamento foram, respectivamente, 77,8, 35,6 e 165,3 L CH4/kg substrato e 8,7, 4,4 e 24,1%. Os resultados obtidos com a FMD mostraram que o melhor PPM (199 L CH4/kg substrato) foi obtido utilizando o pré-tratamento ácido com [HCl] de 1,97 M , durante 34 min, a 103 °C, o qual promoveu 19% de biodegradabilidade. A digestão anaeróbia do BCA é mais beneficiada quando se utiliza hidrólise hidrotérmica (10 min, 200 °C), resultando em PPM de 199 LCH4/kg Subst. e biodegradabilidade anaeróbia de 27,4%. Os melhores resultados de PPM e biodegradabilidade do LA4 foram de 397,1 L CH4/kg Subst e 49,1%, obtidos com o pré-tratamento ácido ([HCl] 1M, 136 °C, 20 min). Apesar dos diversos pré-tratamento causarem aumento significativo da hidrólise anaeróbia destes resíduos lignocelulósicos, a energia gerada a partir do metano (FMD = 6,9 MJ/kg Subst.; BCA = 6,8 MJ/kg Subst. e LA4 = 13,2 MJ/kg Subst.) foi menor do que a obtida por uma eventual queima direta da fibra (FMD = 9,6 MJ/kg Subst.; BCA = 7,2 MJ/kg Subst. e LA4 = 17,3 MJ/kg Subst. – na forma de briquete). Uma alternativa é utilizar o pré-tratamento alcalino para reaproveitamento da lignina extraída, além da geração de energia. Desta forma, pode-se extrair até 91% da lignina presente em FMD e 80% em BCA, que pode ser utilizada na indústria química em geral, e gerar 180 e 313,4 L CH4/kg de FMD e BCA hidrolisados, respectivamente. Estes valores são suficientes para gerar 6,2 e 11,2 MJ/kg Subst, respectivamente.

With the aim of reusing the agroindustry waste and aggregating value to the productive chain of immature coconut, Embrapa Agroindústria Tropical (Brazilian Agricultural Research Corporation, Tropical Agroindustry National Centre) has developed a system for processing this raw material. During the pressing stage, the Coconut Husk Liquor (CHL) is generated. It contains high concentration of organic matter, with Chemical Oxygen Demand (COD) varying from 60 to 80 g/L, including phenolic compounds and sugars. In this work, the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) was evaluated for CHL treatment. The lab-scale UASB reactor (16.8 L) was operated during 222 days increasing the organic loading rate (OLR) from 2.2 kgCOD/m3.d to 10 kgCOD/m3.d. The UASB reactor performance was evaluated based on influent and effluent COD and total phenolic compounds (tannin); sludge specific methanogenic activity (SMA) and anaerobic toxicity; biogas production and composition; pH, alkalinity and volatile fatty acids (VFA). Results showed that UASB reactor can be used for pre-treatment of CHL, showing stability during the operation period, with COD removal efficiency higher than 80%, phenolics compounds removal efficiency of around 48%. The ratio AGV/alkalinity was always lower than 0,30. Biogas presented 75% of methane on its composition. Toxicity tests demonstrated that CHL was not toxic to the methanogenic consortia. Para promover o reuso de resíduos da agroindústria e agregar valor à cadeia produtiva do coco verde, a Embrapa agroindústria tropical desenvolveu uma tecnologia capaz de aproveitar cascas deste produto. Atualmente, as cascas do coco verde compõem a maior parte dos resíduos sólidos depositados nas praias. A tecnologia converte as cascas em pó e fibra que possuem grandes aplicações comerciais e ambientais. Durante a etapa de prensagem, ocorre a geração do Líquido da Casca de Coco Verde (LCCV), que apresenta elevada concentração de matéria orgânica, cuja Demanda Química de Oxigênio (DQO) varia de 60 a 80 gO2/L, incluindo compostos fenólicos e açucares. Neste trabalho, avaliou-se a performance de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) para tratamento do LCCV. O reator UASB em escala de laboratório (16,8 L) foi operado por 222 dias tendo sua carga orgânica volumétrica (COV) aumentada gradativamente de 2,2 até 10 Kg DQO/ m3 d. A performance do UASB foi avaliada através de determinações de DQO, compostos fenólicos totais (taninos) do afluente e efluente; atividade metanogênica específica (AME) e toxicidade anaeróbia do lodo; composição e produção de biogás; pH, alcalinidade e ácidos graxos voláteis (AGV). Os resultados demonstraram que o UASB pode ser usado para pré-tratamento do LCCV, mantendo-se estável durante toda a operação do sistema com remoção de DQO superior a 80% e de taninos em torno de 48%. A razão AGV/alcalinidade bicarbonato ficou sempre inferior a 0,40. O biogás apresentou composição de 75% de metano. Os ensaios de toxicidade demonstraram que o LCCV não foi tóxico à biomassa metanogênica presente no UASB.

With the aim of aggregating value to the productive chain of coconut and to expand its agrobusiness, Embrapa Agroindústria Tropical (Brazilian Agricultural Research Corporation, Tropical Agroindustry National Centre) developed a system for processing the husk of immature coconut in order to produce fibre and coir dust, which have several environmental and commercial applications. During the pressing stage, a liquid is generated, denominated Coconut Husk Liquor (CHL), which contains high concentration of organic matter (varying form 60 to 80 gDQO/L), including tannins. In this work, the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) and a Fungi Biological Reactor (FBR) were evaluated for the treatment of CHL. The lab-scale UASB reactor, with a working volume of 16,8L, was operated during 222 days with an increasing organic loading rate (OLR), starting from 2.2 kgCOD/m3.d and reaching up to 10 kgCOD/m3.d. The lab-scale FBR, with a working volume of 100L, was operated with OLR of 5,0 kgCOD/m3.d, during 116 days, and then with OLR of 2,5 kgCOD/m3.d during 158 days. The performance of UASB reactor evaluated based on influent and effluent COD and total tannins; sludge specific methanogenic activity (SMA) and anaerobic toxicity; gas production and composition; pH, alkalinity and volatile fatty acids; and sludge retention time. The performance of FBR was monitored on the basis of on influent and effluent COD, total tannins and suspended solids. Other analysis were also accomplished: aerobic CHL biodegradability, sludge stability, and effect of Aspergillus niger on the degradation of CHL. Results showed that UASB reactor was maintained stable during the whole operation, with COD removal efficiency higher than 80%, total tannins removal efficiency of around 48%, and the ratio AGV/alkalinity lower than 0,30. Biogas presented 75% of methane on its composition. Toxicity tests demonstrated that CHL was not toxic to the methanogenic consortia. FBR was initially inoculated with Aspergillus niger AN-400. However, this fungus was substituted by the yeast that is natural on coconut husk, which was confirmed by tests carried out on Petri plate tests. When this reactor was operated with OLR of 5.0 kgCOD/m3.d and without sludge removal, the COD removal efficiency was around 58%. The performance improved up to 91% when OLR was decreased to 2.5 kgCOD/m3.d and sludge was weekly removed from the top or reactor. During this period, total tannin removal efficiency was approximately 15%. Despite the low tannin removal efficiency, this aerobic reactors can be used as an alternative for easy-degradable organic matter, facilitating the recovering of tannins for commercial uses. Results obtained from Petri plate tests show that Aspergillus niger AN-400 was able to grow in a medium with CHL. However, results from batch tests demonstrated that this species did not affect the DQO and tannins removal rates, when it is inoculated in a solution with raw CHL. The configuration of the reactor with fungi used in this research showed operational problems related with excess biomass removal. Buscando agregar valor à cadeia produtiva do coco e expandir o agronegócio envolvido, a Embrapa Agroindústria Tropical desenvolveu um sistema de beneficiamento da casca do coco verde para produção de pó e fibra que tem diversas aplicações ambientais e comerciais. Durante a etapa de prensagem do beneficiamento deste resíduo, é gerado um líquido denominado Líquido da Casca do Coco Verde (LCCV), que apresenta elevada concentração de matéria orgânica, cuja DQO varia de 60 a 80 gO2/L, incluindo taninos. Nesta Tese avaliou-se a performance de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB) e um Reator Biológico com Fungos (RBF) para tratamento do LCCV. O UASB escala de bancada (16,8L) foi operado durante 222 dias, com carga orgânica volumétrica (COV) crescente, iniciando com 2,2 KgDQO/m³.d, e finalizando com 10,0 KgDQO/m³.d. O RBF escala de bancada (100L) foi operado com COV de 5,0 KgDQO/m³.d durante 116 dias, e em seguida com COV de 2,5 KgDQO/m³.d durante 158 dias. A performance do UASB foi avaliada através de determinações de DQO e taninos totais do afluente e efluente; atividade metanogênica específica (AME) do lodo e toxicidade anaeróbia; composição e produção de biogás; pH, alcalinidade e ácidos graxos voláteis (AGV). A performance do RBF foi monitorada através de determinações de DQO, taninos totais e série de sólidos do afluente e efluente. Além disso, foram realizados alguns ensaios: Biodegradabilidade aeróbia do LCCV, estabilidade anaeróbia do lodo, e o efeito da espécie Aspergillus niger AN 400 na degradação do LCCV. Os resultados demonstraram que o UASB manteve-se estável durante a operação, com eficiência de remoção de DQO superior a 80% e de taninos em torno de 48%. A razão AGV/alcalinidade ficou sempre inferior a 0,30. O biogás apresentou composição de 75% de metano. Os ensaios de toxicidade demonstraram que o LCCV não foi tóxico à biomassa metanogênica presente no UASB. O RBF foi inicialmente inoculado com Aspergillus niger AN 400. No entanto, através de análises microbiológicas, foi comprovado que este fungo foi substituído por leveduras naturalmente presentes no LCCV. Quando este reator foi operado com COV de 5,0 KgDQO/m³.d, e sem descarte de biomassa, a eficiência de remoção de DQO ficou em torno de 58%. Esta eficiência aumentou para 91% quando a COV aplicada diminuiu para 2,5 KgDQO/m³.d, e foram realizados descartes semanais da biomassa localizada na parte superior do reator. Neste período, a remoção média de taninos foi de 15%. Apesar desta baixa remoção de taninos, reatores aeróbios podem ser usados como alternativas para remoção de matéria orgânica facilmente degradável, viabilizando a recuperação dos taninos para uso comercial. Os resultados obtidos em testes em placas de Petri demonstraram que a espécie fúngica Aspergillus Niger AN 400 foi capaz de se desenvolver em meio contendo LCCV. Contudo, resultados dos testes em batelada demonstraram que esta espécie não alterou as taxas de remoção de DQO e taninos, quando foi inoculado em meio contendo LCCV bruto. A configuração do reator com fungos utilizada nesta pesquisa apresentou problemas operacionais relacionados com o descarte do excesso de biomassa.