Effect of the addition of cellulolytic bacteria to ruminal bacteria on in vitro fermentation characteristics / Efecto de la adición de bacterias celulolíticas a bacterias ruminales sobre las características fermentativas in vitro / Efeito da adição de bactérias celulolíticas às bactérias ruminais nas características de fermentação in vitro

Abstract Background: Digestibility of fiber in the rumen is not due to enzymatic activity of individual bacteria, but rather to their interaction, which complements their enzymatic functioning. Thus, efficiency of fiber digestion depends on the diversity and density of cellulolytic bacteria. Objective: To estimate in vitro production of biogas, methane, and fermentative characteristics of cobra grass (Brachiaria hibrido) inoculated with ruminal bacteria (RB) in coculture with isolated cellulolytic bacteria (ICB) from bovine (ICBbov) or water buffalo (ICBbuf). Methods: ICBbov and ICBbuf were isolated from ruminal cellulolytic bacteria consortia using specific culture media for cellulolytic bacteria. Both were morphologically characterized and a Gram stain was performed. In the in vitro gas production test, the substrate was cobra grass and the inocula were ruminal bacteria (RB), ICBbov, ICBbuf, Coculturebov (RB + ICBbov) and Coculturebuf (RB + ICBbuf). Biogas and methane (CH4) production, as well as dry matter degradation (DMD) and neutral detergent fiber degradation (NDFD) were measured. A completely randomized design was used. Results: The ICB obtained were Gram positive cocci. Accumulated biogas production at 72 h from ICBbov and ICBbuf was on average 42.11% of that produced by RB. The Coculturebov produced 14.24% more biogas than RB. The CH4 production was lower in ICBbov and ICBbuf than in RB, Coculturebov and Coculturebuf. The DMD and NDFD were not different among RB, Coculturebov and Coculturebuf. The ICBbov degraded 37.10 and 96.34% more DMD and NDFD than ICBbuf (p<0.05). Conclusion: The use of ICB from bovine or water buffalo in coculture with RB does not improve in vitro production of biogas, DMD or NDFD with respect to RB alone.

Resumen Antecedentes: La digestibilidad ruminal de la fibra no se debe a la actividad enzimática individual de las bacterias sino a su interacción para complementar su funcionamiento enzimático. Así, la eficiencia de digestión de la fibra depende de la diversidad y la densidad de las bacterias celulolíticas. Objetivo: Estimar la producción de biogás, metano, y las características fermentativas in vitro del pasto cobra (Brachiaria hibrido) inoculado con bacterias ruminales (BR) en cocultivo con bacterias celulolíticas aisladas (BCA) de bovino (BCAbov) o búfalo de agua (BCAbuf). Métodos: BCAbov y BCAbuf se aislaron de consorcios bacterianos celulolíticos ruminales usando medios de cultivo específicos para bacterias celulolíticas. Ambas se caracterizaron morfológicamente y realizó tinción de Gram. En la prueba de producción de gas in vitro, el sustrato fue pasto cobra y los inóculos fueron bacterias ruminales (BR), BCAbov, BCAbuf, Cocultivobov (BR + BCAbov) y Cocultivobuf (BR + BCAbuf). Se midió la producción de biogás y metano (CH4), así como la degradación de la materia seca (DMS) y de la fibra detergente neutro (DFDN). El análisis estadístico se basó en un diseño completamente al azar. Resultados: Las BCA resultantes se identificaron como cocos Gram positivos. La producción de biogás acumulada a las 72 h por BCAbov y BCAbuf fue en promedio 42,11% del producido por BR. El cocultivobov produjo 14,24% más biogás que BR. La producción de CH4 fue menor en BCAbov y BCAbuf que en BR, cocultivobov y cocultivobuf. Las DMS y DFDN no mostraron diferencias entre BR, cocultivobov y cocultivobuf. La BCAbov degradó 37,10 y 96,34% más DMS y DFDN que BCAbuf (p<0,05). Conclusión: El uso de BCA de bovino o búfalo de agua en cocultivo con BR no mejora la producción de biogás, DMS o DFDN in vitro respecto a BR.

Resumo Antecedentes: A digestibilidade da fibra no rúmen não se deve à atividade enzimática individual das bactérias, mas sim à sua interação para complementar o seu funcionamento enzimático. Assim, a eficiência da digestão das fibras depende da diversidade e densidade das bactérias celulolíticas. Objetivo: Estimar a produção in vitro de biogás, metano e características fermentativas da gramínea de cobra (Brachiaria hibrido) inoculada com bactéria ruminal (BR) em cocultura com bactérias celulolíticas isoladas (BCI) de bovino (BCIbov) ou búfalo de água (BCIbuf). Métodos: BCIbov e BCIbuf foram isolados a partir de consórcios de bactérias celulolíticas ruminais utilizando meios de cultura específicos para bactérias celulolíticas. Ambos foram caracterizados morfologicamente, e foi realizada uma coloração de Gram. No teste de produção de gás in vitro, o substrato era erva de cobra e os inóculos eram bactérias ruminais (BR), BCIbov, BCIbuf, Cocultivobov (BR + BCIbov) e cocultivobuf (BR + BCIbuf). Foram medidas a produção de biogás e metano (CH4), bem como a degradação da matéria seca (DMS) e a degradação da fibra em detergente neutro (DFDN). Foi utilizado um desenho completamente aleatório. Resultados: BCIs eram cocos Gram positivos. A produção acumulada de biogás a 72 h de BCIbov e BCIbuf foi em média 42,11% da produzida por BR. O cocultivobov produziu 14,24% mais biogás do que o BR. A produção de CH4 foi menor em BCIbov e BCIbuf do que BR, cocultivobov e cocultivobuf. DMS e DFDN não eram diferentes entre BR, cocultivobov e cocultivobuf. O BCIbov degradou 37,10 e 96,34% mais DMS e DFDN do que o BCIbuf (p<0,05). Conclusão: A utilização de BCI de bovino ou búfalo de água em cocultura com BR não melhora a produção in vitro de biogás, DMS ou DFDN no que diz respeito a BR.

Prevalence of methanogens and associated factors in patients with irritable bowel syndrome and healthy controls in a Southeastern Mexican population.

INTRODUCTION: Methane (CH4) is an inert gas produced by colonic anaerobes and has been associated with different intestinal diseases, including irritable bowel syndrome (IBS). According to geographic region, the prevalence of methanogens varies, being higher in Africa (80%) and lower in the United States (35-40%). In Mexico, the prevalence of methanogens is unknown. AIM: To evaluate the prevalence of CH4 producers and associated factors in a group of patients with IBS and controls in a Mexican population. MATERIALS AND METHODS: A baseline fasting measurement of alveolar H2 and CH4 gas was carried out, by gas chromatography (stationary phase), in consecutive patients diagnosed with IBS and a control group. Subjects with baseline levels of H2 of 0 ppm and CH4 ≥ 5 ppm were classified as methanogenic. RESULTS: A total of 132 controls (53.8% women) and 67 patients with IBS (76% women) were included. The overall prevalence (n = 199) of methanogenic subjects was 38% (n = 76) (95% CI: 0.31-0.45) and they had a greater prevalence of overweight/obesity (56.5 vs 39.8%, P = .028). The prevalence of methanogens in the healthy controls was 41.6% (95% CI: 0.33-0.49), whereas, in the patients with IBS, it was 31.4% (n = 21, 71% IBS-C and 29% IBS-M). CONCLUSIONS: The prevalence of methanogens in our study on a Mexican population was comparable to that reported in other populations and was associated with overweight/obesity. One-third of the patients with IBS presented with methanogens. Said microorganisms were particularlyassociated with the constipation-predominant IBS subtype.

Effect of tropical forage species in silvopastoral arrangements on methane production and in vitro fermentation parameters in a RUSITEC system / Efecto de especies forrajeras tropicales en arreglos silvopastoriles sobre la producción de metano y parámetros de fermentación in vitro en un sistema RUSITEC / Efeito de espécies forrageiras tropicais em arranjos silvipastoris sob a produção de metano e parâmetros de fermentação in vitro em um sistema RUSITEC

Abstract Background: Supplementation of grazing cattle with native and naturalized forages using silvopastoral systems has been suggested as an affordable strategy to reduce methane production and improve nutrition, diminishing the environmental impact of cattle production. Objective: To evaluate the effect of three tropical forage species in a silvopastoral arrangement on methane production and fermentation parameters using an in vitro ruminal simulation system (RUSITEC). Methods: Four diets were evaluated. The control treatment was a basal diet of colosuana grass (COL; Bothriochloa pertusa), while the other diets consisted of 70% COL complemented with 30% shrub forage from either Leucaena leucocephala (CL), Guazuma ulmifolia (CG), or Crescentia cujete (CT). A randomized complete block design with repeated measurements over time was used. Results: The inclusion of shrub forage did not affect pH, organic matter degradation (OMD) or volatile fatty acids (VFA). The inclusion of shrub forage affected the degradation of structural components. The concentration of N-NH3 increased in the CL diet compared to COL (p<0.05). In general, methane production in terms of mL/day, mL/g DMi, mL/g DMd, and mL/gOMd was reduced for CL compared to COL (p<0.05). Conclusions: Based on these results, inclusion of Leucaena leucocephala, Guazuma ulmifolia or Crescentia cujete on B. pertusa-based diets improves ruminal fermentation parameters and reduces in vitro methane production.

Resumen Antecedentes: Suplementar ganado en pastoreo con forrajes nativos y naturalizados en sistemas silvopastoriles se ha sugerido como estrategia para reducir la producción de metano y mejorar la nutrición, disminuyendo el impacto ambiental de la ganaderia. Objetivo: Evaluar el efecto de tres especies forrajeras tropicales en arreglos silvopastoriles sobre la producción de metano y parámetros de fermentación utilizando un sistema de simulación ruminal in vitro (RUSITEC). Métodos: El tratamiento control consistió en una dieta basal de pasto Colosuana (COL; Bothriochloa pertusa), mientras que las demás dietas consistieron de 70% COL complementado con 30% de forraje arbustivo de Leucaena leucocephala (CL), Guazuma ulmifolia (CG) ó Crescentia cujete (CT). Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con mediciones repetidas en el tiempo. Resultados: La inclusión de forrajes arbustivos no afectó (p>0.05) el pH, la degradación de la materia orgánica (DMO), ni los ácidos grasos volátiles (AGV). La inclusión de recursos arbóreos afectó la degradación de los constituyentes estructurales. La concentración de N-NH3 aumentó en la dieta CL en comparación con el control (p<0.05). En general, la producción de metano en términos de mL/día, mL/g DMi, mL/g DMd y mL/g OMd se redujo en CL respecto a COL (p<0.05). Conclusiones: Con base en estos resultados, la inclusión de Leucaena leucocephala, Guazuma ulmifolia o Crescentia cujete en dietas a base de B. pertusa mejora algunos parámetros de fermentación ruminal y reduce la producción in vitro de metano.

Resumo Antecedentes: A suplementação do gado em pastejo com forragens nativas e naturalizadas usando sistemas silvipastoris, tem sido sugerida como uma estratégia acessível para reduzir a produção de metano e melhorar a nutrição, diminuindo os impactos ambientais da produção de gado. Objetivo: Avaliar o efeito de espécies forrageiras tropicais de arranjo silvipastoril na produção de metano e parâmetros de fermentação usando um sistema de simulação ruminal in vitro (RUSITEC). Métodos: O controle do tratamento (COL) consistiu em uma dieta basal de Colosuana (Botrhiochloa pertusa) sozinha, enquanto as outras dietas, CL, CG e CT, foram complementadas com 30% de Leucaena leucocephala, 30% Guazuma ulmifolia ou 30% Crescentia cujete, respectivamente. Um desenho de blocos completos randomizados com medições repetidas ao longo do tempo foi aplicado. Resultados: A inclusão de forragem arbustiva não afetou o pH (p>0,05), a degradação da matéria orgânica (OMD) e os ácidos graxos voláteis (AGV). A degradação dos componentes estruturais foi afetada pela inclusão de forragem arbustiva. A concentração de N-NH3 aumentou no CL em comparação ao COL (p<0,05). Em geral, a produção de metano em termos de CH4 (mL/dia), CH4 (mL/g DMi), CH4 (mL/g DMd) e CH4 (mL/gOMd) reduziu (p<0,05) no CL em relação ao COL. Conclusões: Com base nos resultados e considerando as condições experimentais avaliadas, a inclusão de Leucaena leucocephala, Guazuma ulmifolia ou Crescentia cujete em dietas à base de B. pertusa melhora alguns parâmetros de fermentação ruminal e reduz a produção de metano in vitro.

Caracterización de un Consorcio Microbiano Metanogénico de una Mina de Carbón en la Cuenca de Bogotá / Characterization of a Methanogenic Microbial Consortium from a Coal Mine in Bogotá Basin

RESUMEN En el trabajo se estudió un consorcio microbiano metanogénico de una mina de carbón de la cuenca de Bogotá en Colombia. Se establecieron cultivos de enriquecimiento de carbón ex situ para el crecimiento y la producción de gas de novo. El gas biogénico producido por los cultivos se analizó mediante cromatografía de gases con detectores de ionización de llama y conductividad térmica. Los cultivos se utilizaron para aislar estirpes microbianas y para generar bibliotecas del gene 16S rARN empleando de cebadores de bacteria y de arquea. El análisis de cromatografía de gases mostró producción de metano a 37 oC, pero no a 60 oC, donde el CO2 fue el componente principal del gas biogénico. El análisis de la secuencia del gen 16S rARN de estirpes microbianos y de las bibliotecas de clones, estableció que el consorcio microbiano metanogénico estuvo formado por especies de bacterias de los géneros Bacillus y Gracilibacter más la arquea del género Methanothermobacter. El consorcio microbiano metanogénico identificado es potencialmente responsable de la generación de gas biogénico en la mina de carbón La Ciscuda. Los resultados sugirieron que los metanógenos de este consorcio producían metano por vía hidrogenotrófica o de reducción de CO2.

ABSTRACT The work studied the methanogenic microbial consortium in a coal mine from the Bogotá basin in Colombia. Ex situ coal-enrichment cultures were established for in vitro growth and de novo gas production. Biogenic gas produced by cultures was analyzed by gas chromatography using thermal conductivity and flame ionization detectors. Cultures were used to isolate microbial specimens and to generate 16S rRNA gene libraries employing bacterial and archaeal primer sets. The gas chromatographic analysis showed methane production at 37 oC, but not at 60 oC, where CO2 was the major component of the biogenic gas. 16S rRNA gene sequence analysis of microbial isolates and clone libraries established that the methanogenic microbial consortium was formed by bacteria species from Bacillus and Gracilibacter genera plus archaea from the Methanothermobacter genus. This meth-anogenic microbial consortium was potentially responsible for biogenic gas generation in La Ciscuda coal mine. The results suggested that these methanogens produced methane by hydrogenotrophic or CO2 reduction pathways.

Anaerobic co-digestion of swine manure and forage at two harvesting ages / Co-digestão anaeróbia dos dejetos de suínos e forragem em duas idades de colheita

The co-digestion of swine manure with vegetable waste is an alternative that can increase the production of biogas and methane generated by the isolated digestion of manure. However, recommendations that are based on the best ratio between manure and forage, as well as the age of harvest, are still scarce in the literature. This study was conducted to evaluate inclusions (0, 25, 50, 75 and 100%) of the total solids (TS) of Elephant grass (Pennisetum purpureum Schum) harvested at two ages medium age (MA) at 45 days of growth and advanced age (AA) at 90 days in co-digestion with swine manure, using an entirely randomized design in a 5x2 factorial scheme. Batch digesters were used and biogas production was monitored for 12 weeks. There was influence of forage age (P <0.05) on the degradation of solids and neutral detergent fiber, with higher values for the substrates containing MA forage. The highest CH4 yields were obtained by the substrates containing MA forage in the inclusion of 27.7 and 31.6%, being 253.7 and 222.2 L of CH4 per Kg of total or volatile solids. The age of the forages influenced the onset and persistence of biogas production, being advantageous only in the inclusion of 25% of MA forage. The AA forage inclusion is not recommended for co-digestion with swine manure.

A co-digestão dos dejetos suínos associados a resíduos vegetais é uma alternativa que pode elevar as produções de biogás e metano alcançadas pela digestão isolada do dejeto. No entanto, recomendações que se baseiem na melhor proporção entre dejeto e forragem, assim como na idade de colheita ainda são escassas na literatura. O objetivo do trabalho foi avaliar inclusões crescentes (0, 25, 50, 75 e 100% dos sólidos totais (ST) de capim elefante (Pennisetum purpureum Schum.) colhido em duas idades de corte mediana (MA) aos 45 dias de crescimento e avançada (AA) aos 90 dias, empregado em co-digestão com o dejeto suíno, adotando-se delineamento inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 5x2. Foram utilizados biodigestores batelada de bancada, sendo as produções de biogás acompanhadas durante 12 semanas. Houve influência da idade da forragem (P<0,05) na degradação de sólidos e fibra em detergente neutro, com maiores valores para os substratos que continham a forragem MA. Os maiores rendimentos de CH4 foram alcançados pelos substratos que continham forragem MA na inclusão de 27,7 e 31,6 %, sendo de 253,7 e 222,2 L de CH4 por Kg de ST ou sólido volátil adicionado. A idade das forragens influenciou o início e a persistência das produções de biogás ao longo do período de digestão, sendo vantajosa apenas na inclusão de 25% de forragem com MA.

Effect of amino acid supplementation and choline chloride for low protein diet on nitrogen efficiency and methane emission of dairy cows / Efeito da suplementação de aminoácidos e cloreto de colina para dieta pobre em proteínas na eficiência de nitrogênio e emissão de metano de vacas leiteiras

Ruminants are one of the largest anthropogenic methane and nitrous oxide emissions. Therefore, the hypothesis was to study the effects of reducing dietary crude protein (CP) level on environmental contaminators when rumen-protected amino acids and choline chloride were supplemented. Sixty Holstein dairy cows were used during the experiment. Test diets were: (1) CD = Control diet with16.2 g of crude protein/ Kg of DM); (2) LM = Low protein diet with 14.2 g of crude protein/ Kg of DM + methionine ; (3) LL = Low protein diet with 14.2 g of crude protein/ Kg of DM + lysine; (4) LML = Low protein diet with 14.2 g of crude protein/ Kg of DM + methionine + lysine; (5) LMLC = Low protein diet with 14.2 g of crude protein/ Kg of DM + methionine + lysine + choline. Dry matter and NDF intake were not different, but the control group received higher CP and ADF compared with other groups (P < 0.05). Fecal CP and ADF of control group were lower (P < 0.05), but no differences were observed for fecal dry matter (DM) and NDF. Milk yield and protein content were higher for LML and LMLC like control group (P < 0.05). Nitrogen intake, urinary N, urinary urea N and total excreta N decreased (P < 0.05) when animals fed low protein. There was no difference in ruminal pH and acetate to propionate ratio, whereas the ruminal ammonia-N decreased with the low protein (P < 0.05). The 120-h gas production test, showed no difference on the kinetics of digestion and in vitro methane emission. However, the inclusion of DMI in the calculations revealed that low protein can reduce (P < 0.05) methane emission. Overall, our findings indicated that low protein can be compensated for by adding rumen-protected amino acids, not only to maintain the animal performance, but also to decrease nitrogen excretion and methane emission.(AU)

Os ruminantes são uma das maiores emissões antropogênicas de metano e óxido nitroso. Portanto, a hipótese foi estudar os efeitos da redução do nível de proteína bruta (PB) na dieta sobre os contaminantes ambientais quando aminoácidos protegidos no rúmen e cloreto de colina foram suplementados. Sessenta vacas leiteiras Holstein foram utilizadas durante o experimento. As dietas teste foram: (1) CD = dieta controle com 16.2 g de proteína bruta / Kg de MS); (2) LM = Dieta pobre em proteínas com 14.2 g de proteína bruta / Kg de DM + metionina; (3) LL = Dieta pobre em proteínas com 14.2 g de proteína bruta / Kg de MS + lisina; (4) LML = Dieta pobre em proteínas com 14.2 g de proteína bruta / Kg de DM + metionina + lisina; (5) LMLC = Dieta pobre em proteínas com 14.2 g de proteína bruta / Kg de DM + metionina + lisina + colina. O consumo de matéria seca e FDN não foi diferente, mas o grupo controle recebeu maior PB e FDA em comparação com os outros grupos (P < 0.05). A PB e FDA fecal do grupo controle foram menores (P < 0.05), mas não foram observadas diferenças para matéria seca (MS) e FDN fecal. A produção de leite e o teor de proteína foram maiores para LML e LMLC como grupo controle (P < 0.05). A ingestão de nitrogênio, N urinário, N urinário urinário e N excreta total diminuíram (P < 0.05) quando os animais foram alimentados com baixa proteína. Não houve diferença no pH ruminal e na relação acetato / propionato, enquanto o N-amônia ruminal diminuiu com o baixo teor de proteína (P < 0.05). O teste de produção de gás de 120 h, não mostrou diferença na cinética de digestão e emissão de metano in vitro. No entanto, a inclusão do CMS nos cálculos revelou que a baixa proteína pode reduzir (P < 0.05) a emissão de metano. No geral, nossos resultados indicaram que o baixo teor de proteína pode ser compensado pela adição de aminoácidos protegidos no rúmen, não apenas para manter o desempenho animal, mas também para diminuir a excreção de nitrogênio e a emissão de metano.(AU)

Energy value of babassu cake as substitute bulk in sheep diets / Valor energético da torta de babaçu em substituição ao volumoso na alimentação de ovinos

The aim of this study was to evaluate the energy value of diets containing babassu cake as a replacement for Tifton-85 hay (70, 140, 210, 280 and 350 g kg-¹ dry matter, DM), using the technique of indirect calorimetry. Twenty-five castrated male Santa Inês sheep, with an average body weight of 49.6 + 9.4 kg, were used in a completely randomised design. The trial was carried out in an individual open-flow respirometry chamber for small ruminants, with each animal remaining for 24 hours inside the chamber. Gross energy and net energy intake were not affected by adding the cake. Digestible energy intake and metabolisable energy intake showed a linear response, ranging from 145.44 to 178.40 and from 121.85 to 158.08 kcal kg-0.75 day-¹ respectively. The energy lost through faeces and methane (% of gross energy intake, GEI) showed decreasing linear behaviour, while the caloric increase, in %GEI, showed a quadratic response. The values for digestible energy and metabolisability presented an increasing linear response. The partial efficiency of use of metabolisable energy for maintenance ranged from 0.71 to 0.81, and showed a quadratic response; however, the net energy values did not differ. For every 10 g of added by-product, there was a reduction of 0.31 g of methane per kg of DM intake. The addition of babassu cake to replace up to 350 g kg-¹ DM in sheep diets increases the energy efficiency of the diet and reduces methane emission by the animals.

Objetivou-se avaliar o valor energético de rações contendo torta de babaçu em substituição ao feno de Tifton-85 (70; 140; 210; 280 e 350 g kg-¹ de matéria seca, MS), pela técnica da calorimetria indireta. Foram utilizados 25 ovinos da raça Santa Inês, machos castrados, com peso corporal médio de 49,6 + 9,4 kg, em delineamento inteiramente casualizado. O ensaio experimental foi realizado em câmara respirométrica individual de fluxo aberto para pequenos ruminantes, permanecendo cada animal por período de 24 horas no interior da câmara. Os consumos de energia bruta e energia líquida não foram influenciados pela inclusão da torta. Os consumos de energia digestível e energia metabolizável apresentaram resposta linear, variando de 145,44 a 178,40 e de 121,85 a 158,08 kcal kg-0,75 por dia, respectivamente. As perdas de energia pelas fezes e pelo metano (% do consumo da energia bruta, CEB) apresentaram comportamento linear decrescente, enquanto o incremento calórico, em %CEB, apresentou resposta quadrática. Os valores de energia digestível e metabolizabilidade apresentaram respostas lineares crescentes. A eficiência parcial de uso da energia metabolizável para mantença variou entre 0,71 a 0,81, com resposta quadrática, porém os valores de energia líquida não diferiram. Para cada 10 g de inclusão de subproduto, houve redução de 0,31 g de metano por kg de MS consumida. A inclusão de torta de babaçu, em substituição ao volumoso, na ração de ovinos, em até 350 g kg-¹ MS, aumenta a eficiência energética da ração e reduz a emissão de metano pelos animais.

Energy value of babassu cake as substitute bulk in sheep diets / Valor energético da torta de babaçu em substituição ao volumoso na alimentação de ovinos

The aim of this study was to evaluate the energy value of diets containing babassu cake as a replacement for Tifton-85 hay (70, 140, 210, 280 and 350 g kg-¹ dry matter, DM), using the technique of indirect calorimetry. Twenty-five castrated male Santa Inês sheep, with an average body weight of 49.6 + 9.4 kg, were used in a completely randomised design. The trial was carried out in an individual open-flow respirometry chamber for small ruminants, with each animal remaining for 24 hours inside the chamber. Gross energy and net energy intake were not affected by adding the cake. Digestible energy intake and metabolisable energy intake showed a linear response, ranging from 145.44 to 178.40 and from 121.85 to 158.08 kcal kg-0.75 day-¹ respectively. The energy lost through faeces and methane (% of gross energy intake, GEI) showed decreasing linear behaviour, while the caloric increase, in %GEI, showed a quadratic response. The values for digestible energy and metabolisability presented an increasing linear response. The partial efficiency of use of metabolisable energy for maintenance ranged from 0.71 to 0.81, and showed a quadratic response; however, the net energy values did not differ. For every 10 g of added by-product, there was a reduction of 0.31 g of methane per kg of DM intake. The addition of babassu cake to replace up to 350 g kg-¹ DM in sheep diets increases the energy efficiency of the diet and reduces methane emission by the animals.(AU)

Objetivou-se avaliar o valor energético de rações contendo torta de babaçu em substituição ao feno de Tifton-85 (70; 140; 210; 280 e 350 g kg-¹ de matéria seca, MS), pela técnica da calorimetria indireta. Foram utilizados 25 ovinos da raça Santa Inês, machos castrados, com peso corporal médio de 49,6 + 9,4 kg, em delineamento inteiramente casualizado. O ensaio experimental foi realizado em câmara respirométrica individual de fluxo aberto para pequenos ruminantes, permanecendo cada animal por período de 24 horas no interior da câmara. Os consumos de energia bruta e energia líquida não foram influenciados pela inclusão da torta. Os consumos de energia digestível e energia metabolizável apresentaram resposta linear, variando de 145,44 a 178,40 e de 121,85 a 158,08 kcal kg-0,75 por dia, respectivamente. As perdas de energia pelas fezes e pelo metano (% do consumo da energia bruta, CEB) apresentaram comportamento linear decrescente, enquanto o incremento calórico, em %CEB, apresentou resposta quadrática. Os valores de energia digestível e metabolizabilidade apresentaram respostas lineares crescentes. A eficiência parcial de uso da energia metabolizável para mantença variou entre 0,71 a 0,81, com resposta quadrática, porém os valores de energia líquida não diferiram. Para cada 10 g de inclusão de subproduto, houve redução de 0,31 g de metano por kg de MS consumida. A inclusão de torta de babaçu, em substituição ao volumoso, na ração de ovinos, em até 350 g kg-¹ MS, aumenta a eficiência energética da ração e reduz a emissão de metano pelos animais.(AU)

Emissões fugitivas de biogás em camada de cobertura de solo compactado em aterro sanitário / Fugitive emissions of biogas in coverage liner of compacted soil in a landfill

RESUMO As emissões fugitivas de biogás podem representar parcela significativa do fluxo de gases em aterros sanitários, inviabilizar o aproveitamento energético do metano (CH4), além de oferecer riscos à saúde ambiental das comunidades circunvizinhas ao empreendimento. Nesse contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar as emissões fugitivas e os fatores que interferem no fluxo de biogás em camada de cobertura final (liner) de aterro sanitário. A área de estudo consistiu em uma célula de resíduos, com massa de 62.359,44 t de resíduos sólidos urbanos (RSU) depositados, no aterro sanitário de Campina Grande, Paraíba, Brasil. Nessa célula, foram realizadas medições das emissões fugitivas de biogás, por meio da metodologia de placa de fluxo estática, análises das concentrações de gases na interface solo-resíduo, utilizando dispositivos de medição de concentração de gases (DMC) e mapeamentos das emissões de gases na célula de resíduos, aplicando técnicas de interpolação de dados baseada na Krigagem. Foram verificados fluxos de CH4 e dióxido de carbono (CO2) variando de 0 a 0,09 e 24,62 a 331,31 g.m-2.dia-1, respectivamente. O percentual de retenção do CH4 e do CO2 pela liner foi elevado, acima de 95%, sendo influenciado principalmente pelo elevado grau de compactação (GC) médio obtido para a célula (91,84%) e pela eficiência do sistema de drenagem de gases. O mapeamento das emissões de biogás na célula de resíduos mostrou-se uma ferramenta importante na identificação das áreas com maior potencial de geração e de fluxo de biogás pela camada de cobertura.

ABSTRACT Fugitive biogas emissions can represent a significant part of the gas flow in landfills, make the methane (CH4) energy use unfeasible, and also pose risks to the environmental health of the surrounding communities. In this context, this work aimed to evaluate the fugitive emissions and the factors that interfere in the biogas flow in the final landfill liner. The study area consisted of a Waste Cell, with a mass of 62,359.44 t of MSW deposited at the Campina Grande Sanitary Landfill, Paraíba, Brazil. In this Cell, measurements of the fugitive emissions of biogas were carried out, using the static chamber methodology; analysis of the concentration of gases at the soil-waste interface, using Gas Concentration Measurement Devices (CMD); and mapping of the gas emissions in the Waste Cell, applying data interpolation techniques based on Kriging. Flows of CH4 and carbon dioxide (CO2) ranging from 0 to 0.09 and 24.62 to 331.31 g.m-2.day-1, respectively. The percentage of retention of CH4 and CO2 by the liner was high, above 95%, being influenced mainly by the high degree of average compaction obtained for the Waste Cell (91.84%) and by the efficiency of the gas drainage system. The mapping of biogas emissions in the Waste Cell proved to be an important tool in the identification of the areas with the greatest potential for biogas generation and flow through the cover liner.

Uso do biodigestor para produção de biogás em uma granja comercial de suínos: relato de caso

A suinocultura é uma atividade econômica responsável por garantir a renda de milhares de famílias. O sistema intensivo, propiciou um aumento de criação de animais em pequenas áreas e por consequência elevou a geração de dejetos suínos (DS) que se descartados de maneira inadequada, podem levar a um descontrole ambiental. O biodigestor que consiste em um tanque escavado no solo, impermeável e coberto com material sintético é uma alternativa viável para o tratamento de DS, com sequestro e produção de biogás e adubo orgânico. A conversão em energia elétrica, quando se trata do biogás, torna-se importante insumo na produção de suínos. Este trabalho relatou o uso do biodigestor para produção de biogás e adubo orgânico em uma granja comercial de suínos que resultará na autossuficiência em mais de 100 % da demanda de energia elétrica da atividade, produção de 400 toneladas de adubo orgânico, água de reuso na qual possibilitará a produção consorciada de peixes (tilapia), ervilha dagua (Lemna minor) e hortaliças em sistema hidropônico.(AU)

Uso do biodigestor para produção de biogás em uma granja comercial de suínos: relato de caso

A suinocultura é uma atividade econômica responsável por garantir a renda de milhares de famílias. O sistema intensivo, propiciou um aumento de criação de animais em pequenas áreas e por consequência elevou a geração de dejetos suínos (DS) que se descartados de maneira inadequada, podem levar a um descontrole ambiental. O biodigestor que consiste em um tanque escavado no solo, impermeável e coberto com material sintético é uma alternativa viável para o tratamento de DS, com sequestro e produção de biogás e adubo orgânico. A conversão em energia elétrica, quando se trata do biogás, torna-se importante insumo na produção de suínos. Este trabalho relatou o uso do biodigestor para produção de biogás e adubo orgânico em uma granja comercial de suínos que resultará na autossuficiência em mais de 100 % da demanda de energia elétrica da atividade, produção de 400 toneladas de adubo orgânico, água de reuso na qual possibilitará a produção consorciada de peixes (tilapia), ervilha d’agua (Lemna minor) e hortaliças em sistema hidropônico.

Use of cashew and castor essential oils to improve fibre digestibility in high forage diets: digestibility, ruminal fermentation and microbial protein synthesis / Uso de óleos essenciais de caju e mamona para melhorar a digestibilidade da fibra: digestibilidade, fermentação ruminal e síntese de proteína microbiana

High forage diets in the tropics are less efficient and more contaminating due to high energy losses as methane and the low digestibility of tropical forages. The objective of the study was to determine the effects of essential oils (EO) of Anacardium occidentale and Ricinus communis as additives in high forage diets on intake, digestibility, ruminal fermentation and synthesis of microbial protein. Four 'Holstein' steers fitted with ruminal cannula were used in a 4 × 4 Latin square design (21-day period). The treatments were 1, 2, 4 and 8 g day-¹ EO per animal (essential oils, Oligobasics®). The diet was total mixed ration (TMR) of Brachiaria hay (Brachiaria humidicola cv. Lanero) and concentrate (ground corn, soybean meal, ammonium sulphate, urea and minerals) in an 80:20 ratio. Differences were observed in the digestibility of neutral detergent fibre (NDF) and total digestible nutrients (TDN) in levels above 2 g day-¹ EO (P < 0.05). The VFA (volatile fatty acids) acetate and propionate were higher in diets with 2 g day-¹ EO (P < 0.05), without affecting the acetate:propionate ratio. Levels above 2 g day-¹ EO negatively affected the faecal N excretion (P < 0.05). The inclusions of A. occidentale and R. communis EOs at 2 g day-¹ per day animal improved fibre digestion and decreased N excretion. These results indicate that this mixture of EOs may have strong antimicrobial activity at lower doses. The N losses, fibre digestion and digestibility could be improved with the use of cashew and castor essential oils in high forage diets.

As dietas no tropico possuem altas proporções de forragem, sendo menos eficientes e mais contaminantes devido às altas perdas de energia na forma de metano e baixa digestibilidade das forragens tropicais. O objetivo do estudo foi determinar os efeitos dos óleos essenciais (OE) de caju (Anacardium occidentale)e mamona (Ricinus comunis) como aditivos em dietas alto forragem sobre consumo, digestibilidade, fermentação ruminal e síntese de proteína microbiana. Quatro novilhos da raça Holandesa, com cânula ruminal, foram utilizados em delineamento em quadrado latino 4x4. Os tratamentos foram 1, 2, 4 e 8 g dia-¹ OE / animal (óleos essenciais - Oligobasics®). A dieta foi uma ração mista total (TMR) de feno de Brachiaria (Brachiaria humidicola cv Lanero) e concentrado (grão de milho moído, farelo de soja, sulfato de amônio, ureia e minerais) na proporção 80:20. Foram observadas diferenças na digestibilidade da fibra em detergente neutro (FDN) e dos nutrientes digestíveis totais (NDT) em níveis acima de 2 g dia-¹ OE (P < 0,05). Os AGV (ácidos graxos voláteis) acetato e propionato foram maiores nas dietas com 2 g dia-¹ OE (P < 0,05), sem afetar a razão acetato:propionato. Níveis acima de 2 g dia-¹ OE afetaram negativamente a excreção fecal de N (P < 0,05). As inclusões de OE de A. occidentale e R. communis em 2 g dia-¹ OE / animal melhoraram a digestão da fibra e diminuíram a excreção fecal de N. Estes resultados indicam que esta mistura de OE pode ter maior atividade antimicrobiana em doses mais baixas. As perdas de N, digestão da fibra e digestibilidade foram melhoradas, com o uso de óleos essenciais de caju e mamona em dietas com alta inclusão de forragem.

Use of cashew and castor essential oils to improve fibre digestibility in high forage diets: digestibility, ruminal fermentation and microbial protein synthesis / Uso de óleos essenciais de caju e mamona para melhorar a digestibilidade da fibra: digestibilidade, fermentação ruminal e síntese de proteína microbiana

High forage diets in the tropics are less efficient and more contaminating due to high energy losses as methane and the low digestibility of tropical forages. The objective of the study was to determine the effects of essential oils (EO) of Anacardium occidentale and Ricinus communis as additives in high forage diets on intake, digestibility, ruminal fermentation and synthesis of microbial protein. Four 'Holstein' steers fitted with ruminal cannula were used in a 4 × 4 Latin square design (21-day period). The treatments were 1, 2, 4 and 8 g day-¹ EO per animal (essential oils, Oligobasics®). The diet was total mixed ration (TMR) of Brachiaria hay (Brachiaria humidicola cv. Lanero) and concentrate (ground corn, soybean meal, ammonium sulphate, urea and minerals) in an 80:20 ratio. Differences were observed in the digestibility of neutral detergent fibre (NDF) and total digestible nutrients (TDN) in levels above 2 g day-¹ EO (P < 0.05). The VFA (volatile fatty acids) acetate and propionate were higher in diets with 2 g day-¹ EO (P < 0.05), without affecting the acetate:propionate ratio. Levels above 2 g day-¹ EO negatively affected the faecal N excretion (P < 0.05). The inclusions of A. occidentale and R. communis EOs at 2 g day-¹ per day animal improved fibre digestion and decreased N excretion. These results indicate that this mixture of EOs may have strong antimicrobial activity at lower doses. The N losses, fibre digestion and digestibility could be improved with the use of cashew and castor essential oils in high forage diets.(AU)

As dietas no tropico possuem altas proporções de forragem, sendo menos eficientes e mais contaminantes devido às altas perdas de energia na forma de metano e baixa digestibilidade das forragens tropicais. O objetivo do estudo foi determinar os efeitos dos óleos essenciais (OE) de caju (Anacardium occidentale)e mamona (Ricinus comunis) como aditivos em dietas alto forragem sobre consumo, digestibilidade, fermentação ruminal e síntese de proteína microbiana. Quatro novilhos da raça Holandesa, com cânula ruminal, foram utilizados em delineamento em quadrado latino 4x4. Os tratamentos foram 1, 2, 4 e 8 g dia-¹ OE / animal (óleos essenciais - Oligobasics®). A dieta foi uma ração mista total (TMR) de feno de Brachiaria (Brachiaria humidicola cv Lanero) e concentrado (grão de milho moído, farelo de soja, sulfato de amônio, ureia e minerais) na proporção 80:20. Foram observadas diferenças na digestibilidade da fibra em detergente neutro (FDN) e dos nutrientes digestíveis totais (NDT) em níveis acima de 2 g dia-¹ OE (P < 0,05). Os AGV (ácidos graxos voláteis) acetato e propionato foram maiores nas dietas com 2 g dia-¹ OE (P < 0,05), sem afetar a razão acetato:propionato. Níveis acima de 2 g dia-¹ OE afetaram negativamente a excreção fecal de N (P < 0,05). As inclusões de OE de A. occidentale e R. communis em 2 g dia-¹ OE / animal melhoraram a digestão da fibra e diminuíram a excreção fecal de N. Estes resultados indicam que esta mistura de OE pode ter maior atividade antimicrobiana em doses mais baixas. As perdas de N, digestão da fibra e digestibilidade foram melhoradas, com o uso de óleos essenciais de caju e mamona em dietas com alta inclusão de forragem.(AU)

Evaluación de producción de biogás y reducción de carga orgánica de vinazas mediante digestión anaerobia / Biogas production evaluation and reduction of vinasse organic load by anaerobic digestion

RESUMEN La vinaza es un residuo derivado de la producción de alcohol carburante, que posee elevada carga orgánica disuelta (46%), bajo pH que oscila entre 3-5 y alta demanda química de oxigeno (DQO) de 200-300 mgDQO/L, dichas características hacen de la vinaza un potencial contaminante. Hoy en día, se han buscado métodos que contribuyan a un adecuado manejo de este residuo, como su aprovechamiento para generar energía. En esta investigación se determinó el efecto de la concentración de vinaza y el tipo de lodo inoculante sobre la tasa global de producción de biogás, actividad metanogénica y reducción de carga orgánica durante el proceso de digestión anaerobia. Se utilizaron lodos como fuente de inóculo, provenientes de una PTAR, de una laguna de vinaza, y de laguna de oxidación y enfriamiento; la producción de biogás se cuantificó con la técnica de desplazamiento de líquido, se determinó la actividad metanogénica específica (AME), se determinó la tasa de remoción de DQO y sólidos totales y se aislaron microorganismos metanogénicos. Se encontró que la concentración de 90% de vinaza con lodos de la laguna de oxidación obtuvo los mejores rendimientos, se cuantificó 674.5 mL de biogás durante 1 8 días en un volumen de trabajo de 400 mL y se calculó la AME de 0.2 gDQOCH4/gSSV.d. Se demostró que a partir de la digestión anaerobia reduce un 25.2% de la DQO y 22.4% de sólidos; los resultados del análisis microbiológico permitieron evidenciar la presencia de microorganismos metanogénicos en el biorreactor anaerobio.

ABSTRACT Sugarcane vinasse is a residue derived from the production of fuel alcohol, that has a high dissolved organic load (46%), pH ranging from 3 to 5, and chemical oxygen demand (COD) from 200 to 300 mg/l. These characteristics make of the vinasse a potential contaminant. Therefore, methods have been sought that contribute to an adequate management of this waste, such as its use to generate energy. In this research, the process of anaerobic digestion of sugarcane vinasse and sludge as inoculant was evaluated based on the global rate of biogas production, methanogenic activity and reduction of organic load. Different concentrations of vinasse and different sources of sludge were tested; WWTP biosolids, vinasse sludge, and sludge from oxidation and cooling lagoon. Biogas production was quantified by technique liquid displacement, was determined the specific methanogenic activity (SMA), removal of COD and total solids were also determined, and isolation of methanogenic microorganisms. It was determined that the concentration of 90% of vinasse with sludge from the oxidation and cooling lagoon produced the highest yield; 674.5 mL of biogas was quantified during 18 days in a work volume of 400 mL and the SMA of 0.2 g DQOCH4 / gSSV.d was calculated. It was demonstrated that the anaerobic digestion it reduces 25.2% of COD and 22.4% of solids, the results of the microbiological analysis allowed to demonstrate the presence of methanogenic microorganisms in the anaerobic biorreactor.

Estudo da atividade metanogênica específica de diferentes lodos anaeróbios / Study of specific methanogenic activity of different anaerobic sludges

RESUMO O estudo da atividade metanogênica específica (AME) constitui uma importante ferramenta para o controle operacional de reatores anaeróbios, pois apresenta parâmetros de monitoramento da eficiência e estabilidade de um reator biológico. Nesse sentido, o presente trabalho visou determinar a AME de lodos provenientes de reatores anaeróbios de fluxo ascendente (UASB - upflow anaerobic slugde blanket) de duas indústrias cervejeiras (lodos A e B), uma de processamento de grãos (lodo C), uma leiteira (lodo D) e uma de processamento de couro (lodo E). Os ensaios foram conduzidos em batelada, em ambiente aclimatado a 35°C, utilizando um equipamento para monitorar a geração de biogás em função do tempo de digestão. Também foi realizada a qualificação do gás metano presente no biogás gerado pelos diferentes lodos. O maior valor de AME obtido e a maior porcentagem do gás metano produzido, para uma concentração de biomassa de 5,0 gSTV.L-1 e 4,0 gDQO.L-1 de glicose, foram para o lodo B: 0,36 gDQO-CH4.gSTV-1.d-1 e 58,9%, respectivamente.

ABSTRACT The study of Specific Methanogenic Activity (SMA) is an important tool for operational control of anaerobic reactors, as it presents parameters to monitor the efficiency and stability of a biological reactor. For this reason, the present article aimed to determine the SMA of sludges from UASB reactors, of two different brewing industries (sludges A and B), a grain processing industry (sludge C), a dairy industry (sludge D), and a leather processing industry (sludge E). Assays were performed in batch, at an acclimatized environment (35°C), using a device equipment to monitor the generation of biogas due to digestion time. Also, the quantity of methane gas was measured in the biogas generated by the different sludges. The best SMA value obtained and the greater percentage of methane gas generated, with a biomass concentration of 5.0 gSTV.L-1, and a glucose concentration of 4.0 gCOD.L-1, were for sludge B, with 0.36 gCOD-CH4.gSTV-1.d-1 and 58.9%, respectively.

Reducción de metano in vitro con el glucósido cianogénico Linamarina / Reduction of in vitro methane with the cyanogenic glucoside Linamarin

RESUMEN Objetivo. Evaluar el efecto de dosis crecientes del glucósido cianogénico Linamarina, en la reducción de metano ruminal in vitro. Materiales y Métodos. Se empleó líquido ruminal de dos ovejas fistuladas de la raza Merino Precoz, con el que se inoculó un sustrato fermentativo constituido por heno de alfalfa (Medicago sativa) y grano de avena molido (Avena sativa L.), se adicionó solución buffer y Linamarina (pureza de ≥98%) en dosis crecientes, lo que se llevó a incubación por ocho horas in vitro. El metano se midió cada hora, con un monitor de gases infrarrojo. Resultados. De acuerdo con el incremento de las dosis de Linamarina (0, 6, 13, 20 y 26 mg/L), la concentración de metano disminuyó de forma lineal (p≤0.05) en (9.7, 9.2, 18.1 y 29.4%) respectivamente. Se observó una reducción significativa de metano con la dosis más alta de Linamarina. Conclusión. La Linamarina, en su estado puro, fue eficaz en la reducción de metano durante la fermentación ruminal in vitro. Por lo tanto, este estudio constituye una base para futuros experimentos que incluyan fuentes vegetales de Linamarina y otras variables ruminales, lo que puede conducir a encontrar estrategias para reducir los gases de efecto invernadero.

ABSTRACT Objective. To assess the effect of rising doses of the cyanogenic glucoside Linamarin on the reduction of in vitro rumen methane. Materials and methods. Rumen fluid from two fistulated Merino Precoz sheep, inoculated with a fermentation substrate comprising alfalfa hay (Medicago sativa) and ground oat grain (Avena sativa L.), and added with buffer solution and Linamarin (purity ≥98%) in rising doses, was incubated for eight hours in vitro. Methane was measured each hour with an infrared gas monitor. Results. According Linamarin doses were increased (0, 6, 13, 20 and 26 mg/L), the methane concentration fell in a linear manner (p≤0.05) by (9.7, 9.2, 18.1 and 29.4%), respectively. A significant reduction of methane was seen whit the highest dose of Linamarin. Conclusions. Linamarin, in pure state, was effective to reduce methane during in vitro ruminal fermentation. Therefore, this study constitutes a basis for future experiments including vegetable sources of Linamarin as well as other rumen variables, leading to find a strategy for reducing greenhouse gases.

Methane emissions of extensive grazing breeding herds in relation to the weaning and yearling stages in the Eastern Plains of Colombia / Emisiones de metano en hatos de carne en pastoreo extensivo relacionadas con los períodos de destete y levante en los Llanos

ABSTRACT A substantial proportion of beef production in Colombia originates in its extensive Eastern Plains. However, in this scenario and in a global context, demand for cattle production increasingly requests that it satisfies social and environmental expectations in addition to being economically efficient. A dataset containing five-year long records of cow-calf production systems collected at Carimagua Research Centre located in the Meta Department was retrospectively interrogated to understand the liveweight (LW)-derived flux matrix dynamics of methane (CH4) emissions. Estimated total CH4 (kg) emissions during the gestation period, were similar between conventional weaned (CW; 37.86 ± 0.506 kg) and early weaned (EW; 37.47 ± 0.476 kg) cows. However, averaged over two lactations, total CH4 emissions were larger (p < 0.0001) in CW cows (38.67 ± 0.456 kg) than in their EW (14.40 ± 0.435 kg) counterparts. Total gas emissions from birth to comparable commercial yearlings age were higher (p < 0.0001) for CW (43.11 ± 0.498 kg) calves than for EW (40.27 ± 0.472 kg) calves. It was concluded that mid and long-term pastoral datasets and new concerns are well suited to understand different contexts and adaptations to the contemporary weather conditions. Nevertheless, conventional farming systems will be less environmentally vulnerable if EW management practices involve the strategic and temporal use of improved pastures. The roles of veterinary medicine and animal sciences are briefly discussed in the context of unprecedented climate variability to provide a guide to the uncertain future.

RESUMEN Una proporción substancial de la producción de carne de res en Colombia se origina en sus Llanos Orientales. Sin embargo, allí, así como en un contexto global, dicha producción ganadera debe ser económicamente eficiente y satisfacer expectativas sociales y ambientales. Considerando algunos de esos intereses, se analizaron cinco años de eventos productivos y de manejo del destete implementados en el Centro de Investigaciones Carimagua, localizado en el departamento del Meta, para interpretar en vacas de carne y sus crías las dinámicas de peso vivo asociadas con emisiones derivadas de metano (CH4). Emisiones totales de CH4 (kg) durante la gestación fueron similares entre las vacas destetadas convencionalmente (CW; 37.86 ± 0.506 kg) y aquellas destetadas tempranamente (EW; 37.47 ± 0.476 kg). Sin embargo, el promedio de dos lactancias demostró mayores (p < 0.0001) emisiones en vacas CW (38.67 ± 0.456 kg) que en vacas EW (14.40 ± 0.435 kg). Emisiones acumuladas entre el nacimiento y el levante fueron mayores (p < 0.0001) en terneros CW (43.11 ± 0.498 kg) que en terneros EW (40.27 ± 0.472 kg). Se concluyó que nuevos cuestionamientos y datos de pastoreo de mediano y largo plazo son apropiados para entender contextos innovadores y adaptaciones a las condiciones climáticas actuales. Sin embargo, el manejo convencional en las fincas será menos vulnerable al medio ambiente si prácticas de destete temprano son introducidas considerando el uso estratégico y temporal de pastos mejorados. Los roles de la medicina veterinaria y las ciencias animales se discuten brevemente en el contexto de la variabilidad climática existente.

Efecto del pretratamiento térmico de residuos de alimentos sobre la producción de metano / Effect of the thermal pretreatment of from food waste on methane production

RESUMEN Los residuos de alimentos son el componente principal de los residuos sólidos municipales y dado su elevado contenido de materia orgánica tienen alto potencial de producción de metano, mediante la digestión anaerobia; sin embargo, la predominancia de material lignocelulósico dificulta su hidrólisis. En este estudio, mediante ensayos de potencial bioquímico de metano, se evaluó el efecto de diferentes condiciones de pretratamiento térmico del sustrato, aplicando temperaturas entre 72 - 128°C y tiempos de exposición de 15 - 33 minutos sobre el rendimiento de producción de CH4. Para evaluar el efecto de las condiciones de pretratamiento, se empleó la metodología de superficie de respuesta y la aplicación de los modelos cinéticos de primer orden y de ajuste de Gompertz modificado. Los parámetros cinéticos identificados fueron validados, mediante niveles de confianza, usando la matriz de información de fisher. Se encontró que la región óptima, para alcanzar un mayor rendimiento en la digestión anaerobia, en cuanto a la producción de CH4, superior a 150mLCH4 gSV-1 y tiempos de la fase de latencia menores a 1 día, fue alrededor de 100°C, con tiempos de exposición cercanos a 15 minutos, condición en que se alcanzó una mayor solubilidad y mejorando positivamente la etapa hidrolítica del proceso anaerobio.

ABSTRACT Food waste are the main component of the municipal solid waste and given their high content of organic matter, have high potential for methane production through the anaerobic digestion. However, the predominance of lignocellulosic material hinders its hydrolysis. In this study, by means of assays of biochemical methane potential, the effect of different thermal pre-treatment conditions of the substrate was evaluated by applying temperatures between 72 - 128°C and exposure times of 15 - 33 minutes on the conditions on the performance of CH4. To evaluate the effect of pretreatment, we used the Response Surface Methodology accompanied by the application of first order kinetic and modified Gompertz models. The identified kinetic parameters were validated using confidence levels using the fisher information matrix. It was found that the optimal region, to reach a higher yield in the anaerobic digestion with regard to the production of CH4 higher than 150mLCH4 gVS-1 and lag-phase times less than 1 day, was around 100°C with exposure times close to 15 minutes, condition in which a greater solubility was reached and positively improving the hydrolytic stage of the anaerobic process.

Estimativa do potencial de recuperação energética de resíduos sólidos urbanos usando modelos matemáticos de biodigestão anaeróbia e incineração / Estimation of municipal solid waste energy recovery potential using mathematical models of anaerobic biodigestion and incineration

RESUMO Atualmente, um dos grandes problemas enfrentados pelos gestores de resíduos sólidos urbanos (RSU) é a disposição final dos resíduos gerados por sua população. As disposições de resíduos devem ser feitas em espaços e sob condições adequados de modo a minimizar os impactos socioeconômicos e ambientais. Nesse contexto, este artigo teve por objetivo estimar o potencial de recuperação energética de RSU usando modelos de simulação matemática para a biodigestão anaeróbia e a incineração. Como objeto de estudo, foram considerados os resíduos dispostos no aterro sanitário de Caieiras, localizado no município de Caieiras (SP). Para avaliação da biodigestão anaeróbia, foram analisados modelos matemáticos que permitem estimar a produção de metano em função dos diversos fatores que interferem no processo (concentração de acetato e de micro-organismos, variação do pH, entre outros). No caso da incineração, foram considerados modelos matemáticos empíricos (baseados nas análises imediata, gravimétrica e elementar) para estimar o poder calorífico inferior dos RSU. De acordo com os resultados obtidos, para a biodigestão anaeróbia seria possível obter potência média de 38,8 MW. Caso a incineração fosse adotada como método de tratamento dos RSU, seria possível obter potência elétrica média de 214 MW (considerando a incineração de 100% dos resíduos). Com base nas simulações realizadas para a biodigestão anaeróbia e a incineração como possíveis métodos de destinação dos RSU, conclui-se que o processo de incineração apresenta potencial de geração de eletricidade aproximadamente cinco vezes maior do que a conversão energética da biodigestão anaeróbia.

ABSTRACT Currently, one of the major problems faced by managers of solid urban waste is the final disposal of the waste generated by their population. Waste disposals should be done in spaces and/or under appropriate conditions, in order to minimize socioeconomic and environmental impacts. In this context, this article aims at estimating the energy recovery potential of urban solid waste using mathematical simulation models for anaerobic biodigestion and incineration. As object of study, the waste disposed in Caieiras landfill, located in the city of Caieiras/SP, was considered. To evaluate the anaerobic digestion, mathematical models were used to estimate methane production as function of the various factors that influence the process (acetate and microorganisms concentration, pH variation among others). In the case of incineration, empirical mathematical models (based on immediate, gravimetric and elementary analysis) were used to estimate the lower heating value of urban solid waste. According to the results obtained, it would be possible to obtain an average power of 38.8 MW for anaerobic digestion. If the incineration method was adopted, it would be possible to obtain an average electrical power of 214 MW (considering the total incineration of the waste). Based on the simulations carried out for anaerobic biodigestion and incineration as possible methods of municipal solid waste disposal, it is concluded that the incineration process of municipal solid waste presents a greater potential of electricity generation, approximately five times higher than the energy conversion potential of anaerobic digestion.

Methane emission from a flooded rice field under pre-germinated system / Emissão de metano em área de arroz irrigado sob sistema pré-germinado

ABSTRACT: Local greenhouse gas flow measurement studies have been encouraged at a global level as a subsidy for national and state inventories. This study aimed to evaluate the seasonal methane emission during the 2008/2009 harvest, from an irrigated rice plantation, under pre-germinated system, in the municipality of Tremembé, State of São Paulo, using the static chamber technique and gas chromatography. The study showed high seasonal emission of methane (CH4) for the studied area, probably due to the long flooding period. It was estimated the CH4 emission factor (6.51 kg CH4 ha-1 dia-1), the partial global warming potential (pGWP, 27.2 Mg CO2eq growing season-1 ha-1) and the yield-scaled pGWP (YpGWP, 3.9 kg CO2eq kg-1 grain).

RESUMO: Estudos locais de mensuração de fluxos de gases de efeito estufa em sistemas agrícolas têm sido incentivados a nível global como base para subsidiar estimativas nacionais e estaduais de emissão. Este estudo objetivou quantificar a emissão sazonal de metano (CH4) em cultivo de arroz irrigado, sob sistema pré-germinado, no município de Tremembé, Estado de São Paulo, na safra de 2008/2009, utilizando o método de câmara estática e cromatografia gasosa. O estudo mostrou elevada emissão sazonal de CH4 para a área estudada, em função, provavelmente do longo período de inundação. Foi estimado o fator de emissão de CH4 (6,51 kg CH4 ha-1 dia-1), o potencial de aquecimento global parcial (PAGp, 27,2 Mg CO2eq estação de crescimento-1 ha-1) e o PAGp escalonado pelo rendimento (R) de grãos (PAGpR, 3,9 kg CO2eq kg-1 grão).