Efeitos da tilosina na digestão anaeróbia do resíduo avícola : produção de biogás, resistência a antibióticos e comunidade microbiana.

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dc.contributor.advisorAquino, Sergio Francisco dept_BR
dc.contributor.advisorSilva, Silvana de Queirozpt_BR
dc.contributor.authorParanhos, Aline Gomes de Oliveira
dc.contributor.refereeAquino, Sergio Francisco dept_BR
dc.contributor.refereeSilva, Silvana de Queirozpt_BR
dc.contributor.refereeKunz, Airtonpt_BR
dc.contributor.refereeAraújo, Juliana Calábria dept_BR
dc.contributor.refereeBaeta, Bruno Eduardo Lobopt_BR
dc.contributor.refereeAfonso, Robson José de Cássia Francopt_BR
dc.date.accessioned2021-06-29T16:09:19Z
dc.date.available2021-06-29T16:09:19Z
dc.date.issued2021pt_BR
dc.descriptionPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.pt_BR
dc.description.abstractInserido em um contexto de saúde única e economia circular, o presente trabalho avalia o potencial energético da cama de aviário na produção de biogás, aliado a formas de reduzir a concentração de tilosina – um dos principais antibióticos utilizados no setor avícola – e genes de resistência antimicrobiana (GRAs) presentes nesse resíduo. Para tanto, quatro capítulos de resultados são apresentados nesta tese. No primeiro deles (capítulo 5), foram avaliados o potencial metanogênico e a viabilidade energética do uso da cama de aviário, além das influências exercidas pelo tipo de biomassa nela presente e da razão Alimento/Microrganismo (A/M) na co-digestão anaeróbia em fase sólida (SS-AD) de esterco de aves e biomassa lignocelulósica. Visto a frequente utilização de aditivos promotores de crescimento em frangos de corte, o segundo capítulo de resultados (capítulo 6), descreve o desenvolvimento e validação de um método para extração e análise de tilosina na cama de aviário por HPLC-UV e HPLC-MS/MS. Uma vez quantificada na cama de aviário, o capítulo 7 investigou a influência da concentração de tilosina na produção de metano, além de avaliar a cinética de degradação deste antibiótico, e os microrganismos envolvidos, nas principais etapas da digestão anaeróbia (hidrólise/acidogênese; acetogênese; metanogênese). Por fim, o capítulo 8 avalia o uso do pré-tratamento hidrotérmico (PTH) seguido da digestão anaeróbia, como forma de maximizar o potencial energético da cama de aviário e minimizar o teor de tilosina e GRAs presentes no resíduo. Os resultados do capítulo 5 mostram que as mais elevadas produções de metano foram obtidas na co-digestão de esterco de aves e biomassa lignocelulósica na razão A/M de 0,5 gSV. gSV-1 , e que o conteúdo de lignina presente na biomassa pode afetar a acessibilidade dos microrganismos à fração holocelulósica e prejudicar, indiretamente, a produção de metano. Na melhor condição avaliada, o uso de dejetos de aves em SS-AD foi capaz de suprir 53,2% da demanda térmica gasta com lenha em uma típica granja. Os dados apresentados no capítulo 6 confirmam a adequação do método analítico desenvolvido, e mostram que tilosina foi detectada em cama de aviário de galpões de recria e produção nas concentrações médias de 135 μg.kg-1 e 265 μg.kg-1 , respectivamente. Os resultados do capítulo 7 indicam que a presença de tilosina em concentrações inferiores à 20 mg.kg-1 na cama de aviário, não afetou a produção de metano em SS-AD, enquanto que a partir desse teor até 80 mg.kg-1 , apresentou um efeito estimulante na produção de metano (aumento de 45,2%). A biodegradação desse antibiótico, por sua vez, foi efetivamente realizada (> 75%) em todas as etapas da digestão anaeróbia. Entretanto, a etapa metanogênica se sobressaiu e a alta taxa de degradação observada é resultado do efeito cometabólico exercido pela adição de acetato e da atuação sintrófica entre os microrganismos envolvidos. Finalmente, o capítulo 8 mostra que, o uso do PTH à 80ºC, seguido pela digestão anaeróbia em único estágio, favoreceu a produção de metano de maneira a suprir a demanda energética do pré-tratamento, e produzir um excedente de energia térmica equivalente a 33,6% da demanda térmica gasta com lenha em uma típica granja. Além disso, o processo combinado (PTH/SS-AD) foi eficiente (91,6%) na remoção de tilosina e dos GRAs ermB, intI1, sul1 e tetA, presentes na cama de aviário.pt_BR
dc.description.abstractenIn the context of One Health and circular economy, the present work evaluates the energy potential of the poultry litter in the biogas production, combined with ways to reduce the concentration of tylosin - one of the main antibiotics used in the poultry sector - and antimicrobial resistance genes (ARGs) present in this residue. To this end, four chapters of results are presented in this thesis. In the first one (chapter 5), the methanogenic potential and energy viability of the use of poultry litter were evaluated, in addition to the influences exerted by the type of biomass present in it and the Food / Inoculum ratio (F/I) in solid stage anaerobic co-digestion (SS-AD) of poultry manure and lignocellulosic biomass. In view of the frequent use of growth-promoting additives in broilers, the second chapter of results (chapter 6), describes the development and validation of a method for extraction and analysis of tylosin in the poultry litter by HPLC-UV and HPLC-MS/MS. Once quantified in the poultry litter, chapter 7 investigated the influence of tylosin concentration on methane production, in addition to evaluating the degradation kinetics of this antibiotic, and the microorganisms involved, in the main stages of anaerobic digestion (hydrolysis/acidogenesis; acetogenesis; methanogenesis). Finally, chapter 8 assesses the use of hydrothermal pretreatment (HPT) followed by anaerobic digestion, as a way of maximizing the energy potential of the poultry litter and minimizing the content of tylosin and ARGs present in the waste. The results of chapter 5 show that the highest methane yields were obtained in the co-digestion of poultry manure and lignocellulosic biomass in the F/I ratio of 0.5 gVS. gVS-1 , and that the lignin content present in the biomass can affect the accessibility of microorganisms to the holocellulosic fraction and indirectly harm methane production. In the best evaluated condition, the use of poultry manure in SS-AD was able to supply 53.2% of the thermal demand spent with firewood in a typical farm. The data presented in chapter 6 confirm the adequacy of the analytical method developed, and show that tylosin was detected in poultry litter in rearing and production sheds at the average concentrations of 135 μg.kg-1 and 265 μg.kg-1 , respectively. The results of chapter 7 indicate that the presence of tylosin in concentrations below 20 mg.kg-1 in the poultry litter, did not affect the production of methane in SS-AD, while from that content up to 80 mg.kg-1 , had a stimulating effect on methane production (increase of 45.2%). The biodegradation of this antibiotic, in turn, was effectively carried out (> 75%) in all stages of anaerobic digestion. However, the methanogenic stage stood out and the high rate of degradation observed is the result of the co-metabolic effect exerted by the addition of acetate and the syntrophic action between the microorganisms involved. Finally, chapter 8 shows that the use of HPT at 80ºC, followed by anaerobic digestion in a single stage, favored the production of methane in order to supply the energy demand of the pretreatment, and produce a surplus of thermal energy equivalent to 33.6% of the thermal demand spent on firewood in a typical farm. In addition, the combined process (HPT/SS-AD) was efficient (91.6%) in removing tylosin and ARGs ermB, intI1, sul1 and tetA, present in the poultry litter.pt_BR
dc.identifier.citationPARANHOS, Aline Gomes de Oliveira. Efeitos da tilosina na digestão anaeróbia do resíduo avícola: produção de biogás, resistência a antibióticos e comunidade microbiana. 2021. 182 f. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) - Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/13305
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.rightsabertopt_BR
dc.rights.licenseAutorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 22/06/2021 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.pt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectBiodigestãopt_BR
dc.subjectAntibióticos em medicina veterináriapt_BR
dc.subjectEnergia - fontes alternativaspt_BR
dc.subjectIndústria avícola - cama de aviáriopt_BR
dc.subjectAviário - pré-tratamento hidrotérmicopt_BR
dc.titleEfeitos da tilosina na digestão anaeróbia do resíduo avícola : produção de biogás, resistência a antibióticos e comunidade microbiana.pt_BR
dc.typeTesept_BR
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