PROAMB - Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental

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Adsorção de diclofenaco, estradiol e sulfametoxazol em carvões ativados e nanotubos de carbono : estudos cinéticos e termodinâmicos.
(2014) Tonucci, Marina Caldeira; Aquino, Sergio Francisco de
Neste trabalho foram determinados os parâmetros cinéticos e termodinâmicos da adsorção de três fármacos (sulfametoxazol (SMX), diclofenaco (DCF) e estradiol (E2)) em três tipos de carvão ativado em pó (pinus, CAPI; mineral, CAPII; e casca de coco, CAPIII) e nanotubos de carbono (NTC). Os resultados indicaram que não houve a formação de NTC de boa qualidade e por consequência a adsorção em NTC foi desfavorável para os fármacos estudados, ao passo que o CAPI foi o melhor carvão dentre os testados, provavelmente porque é básico e apresenta diâmetro médio dos poros (12,09 Å) compatível com o tamanho (10 a 12 Å) dos fármacos testados. A adsorção dos três fármacos com CAPI se mostrou favorável, com energia livre de Gibs na faixa de -28 a -30 kJ.mol-1. Os ensaios de adsorção com CAPI conduzidos a 25 oC indicaram valores de capacidade máxima (QMAX) de 135,94; 259,63 e 73,83 mg.g-1 para SMX, DCF e E2, respectivamente. Langmuir foi o melhor modelo de equilíbrio para descrever a adsorção de SMX, sendo que para, DCF e E2, o modelo de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Os dados indicam que, provavelmente, houve interação eletrostática entre o CAPI e os fármacos SMX e DCF, ao passo que para o E2 a adsorção ocorreu por fracas forças de van der Waals. Para os estudos cinéticos o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou a todos os fármacos, com tempo de equilíbrio de 120 min. O estudo de competição adsortiva mostrou que a adsorção de E2 foi prejudicada pela presença do SMX e DCF, que, comparado aos estudos monocomponentes, foram adsorvidos em menor quantidade pelo CAPI, com valores de QMAX de apenas 16 e 14 mg.g-1, respectivamente.
Análise da presença de bactérias resistentes a antimicrobianos em sistema de tratamento de dejetos de suinocultura.
(2018) Dias, Camila de Paula; Silva, Silvana de Queiroz; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de Queiroz; Fongaro, Gislaine
A suinocultura apresenta papel importante na economia brasileira e ocupa a quarta colocação entre os maiores produtores do mundo em 2017. Os antibióticos como promotores do crescimento são utilizados para melhora do desempenho dos suínos, entretanto, pode estimular a resistências a antibióticos em bactérias (BRAs). O conceito “Saúde Única”, entre outras abordagens, envolve o reciclo de dejetos e efluentes sanitários que uma vez usados de forma inadequada torna-se uma fonte de disseminação de poluição e de BRAs. O objetivo do trabalho foi avaliar a presença de BRAs em dejetos e efluente de suinocultura. As amostras foramcoletadas em uma granja de suinocultura localizada no município de Ponte Nova - MG. As amostras foram inoculadas em meios seletivos e, posteriormente, as colônias isoladas foram submetidas ao antibiograma, pelo método disco-difusão. Os dejetos suínos apresentaram alto teor de sólidos suspensos totais e voláteis, entretanto o sistema de tratamento de efluente foi eficiente na remoção dos mesmos, sendo a unidade do biodigestor a mais eficiente nesta remoção, enquanto para a DQO a lagoa facultativa foi a unidade mais importante na eficiência de remoção. Foram isoladas 465 colônias, sendo n=138 Staphylococcus, n=147 Enterococcus e n=180 Enterobacteriaceae.O biodigestor se mostrou uma unidade importante na remoção de bactérias resistentes, principalmente para Enterobacteriaceae resistentes a ampicilina, cefatzidina, gentamicina e tetraciclina e para Staphylococcus resistentes a tetraciclina, cefoxitina, penicilina, clindamicina, sulfazotrim, gentamicina, rifampcicina e ciprofloxacina. Enquanto para Enterococcus apenas para resistentes a nitroforantoína. O lodo da lagoa apresentou entre 10-20% mais bactérias resistentes do que o lodo biodigestor para os grupos Enterobacteriacaea e Staphylococcus, já para Enterococcus não houve um padrão bem delineado. As Enterobacterieaceae apresentaram maior proporção de multirresistência, com 90%, seguido pelos Staphylococcus, com 80% e, por fim, os Enterococcus com 54%. Todos os isolados foram resistentes a pelo menos um dos antibióticos e a tetraciclina foi o antibiótico com mais bactérias resistentes para todos os grupos bacterianos. Para os demais antibióticos, os isolados testados apresentaram um perfil de susceptibilidade mais elevado que a maioria dos estudos comparados, o que demonstra um risco latente associado ao uso do lodo como biofertilizante. A disseminação das BRAs no ambiente apresenta problemas relacionadas não só à saúde animal, mas também à saúde humana devido ao comprometimento da antibioticoterapia e pela disseminação de bactérias e genes de resistência no ambiente.
Aplicação de levedura residual como fonte de mediadores redox na descoloração redutiva de um Azo Corante Modelo.
(2015) Victral, Davi Madureira; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de Queiroz
O principal objetivo desse trabalho foi investigar o uso de levedura residual proveniente de indústria fermentativa como fonte de mediador redox (riboflavina) para a degradação redutiva de um azo corante modelo (Amarelo Gold Remazol) em reatores (batelada) em escala de bancada. Para tanto, o projeto avaliou três diferentes metodologias para a lise celular da levedura residual, visando obter a maior quantidade de riboflavina liberada no produto da lise celular, de uma forma eficiente e economicamente viável. A otimização dos processos de lise da levedura residual estudados (liquidificação, sonicação e NaCl) foi realizada pela aplicação de metodologia de superfície resposta (MSR) tendo a concentração de riboflavina como variável resposta. Para os ensaios de remoção de cor feitos com os lisados de levedura residual (LLR) e um extrato de levedura comercial (Himedia®) os frascos reatores foram operados (25ºC; 150 rpm) por 48 horas, na presença e na ausência de uma fonte de mediador redox utilizando uma solução de azo corante modelo (50 mg L-1). Os principais resultados deste trabalho podem ser sistematizados como a seguir: i) O método de lise celular que resultou em uma maior liberação de riboflavina ( 92μg g-1) foi a lise osmótica por adição de NaCl – aproximadamente o dobro do encontrado no extrato de levedura comercial; ii) A eficiência de remoção de cor utilizando o LLR obtido a partir da lise osmótica foi de 86%, eficiência 28 % maior do que a obtida na condição experimental sem a adição de fonte de MR; iii) O uso de derivados da lise celular de levedura mostrou-se capaz de acelerar a cinética de degradação de cor do sistema, obtendo valores de k em 0,85 e 0,81, para os ensaios Residual e Comercial, respectivamente, ajustando à pseudo-segunda ordem cinética; iv) Além de fornecer MR ao sistema, o uso de LLR mostrou ser uma boa fonte de carbono e energia e compostos carreadores de elétrons (NADH); v) Os dados cinéticos mostraram que há uma competição pelo uso dos elétrons equivalentes, entre a remoção de cor a produção de metano, bem como o acúmulo de AGVs nas horas iniciais. Dessa forma, a análise integrada dos resultados gerados por esta pesquisa contribui de forma relevante para o avanço do conhecimento nas áreas de degradação anaeróbia de azo corantes e uso de mediadores redox para acelerar a cinética de remoção de cor, bem como fornece uma fonte sustentável de de LLR que pode ser utilizado em reatores de grande escala.
Aproveitamento energético a partir da digestão anaeróbia de hidrolisado hemicelulósico gerado pelo pré-tratamento por auto-hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar considerando o contexto da biorrefinaria.
(2016) Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Aquino, Sergio Francisco de; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Zait, Marcelo; Rocha, George Jackson Moraes; Silva, Silvana de Queiroz; Leão, Versiane Albis
Este trabalho teve como principal objetivo otimizar a partir de um planejamento experimental as variáveis operacionais temperatura (T), tempo (t) e razão sólido-líquido (RSL) para a auto-hidrólise (AH) do bagaço de cana-de-açúcar (BC), visando produzir um hidrolisado hemicelulósico (HH) com características propícias para digestão anaeróbia (DA) e produção bioquímica de metano (PBM). Os resultados indicaram que os HH gerados em condições severas de AH com maior solubilização de hemiceluloses e com maiores teores de açúcares, C5-C6, não foram os mais adequados para produção de metano. Provavelmente isto tenha ocorrido pelo acúmulo de compostos tóxicos e/ou recalcitrantes (furanos e fragmentos de lignina). Condições mais moderadas (170°C, 35 min e RSL = 0,33 g BC.mL H2O-1) geraram um HH com maior PBM (0,79 Nm3 CH4. kg COT-1), o que foi confirmado pela ferramenta estatística de desejabilidade. O HH obtido a partir da condição DC2 gerada pelo modelo de desejabilidade (178,2°C, 43,6 min e RSL = 0,24 g BC .ml H2O-1) apresentou as menores concentrações de compostos tóxicos, o que culminou com menor acúmulo de ácidos graxos voláteis (AGVs) e maiores PBM (1,56 Nm3 CH4. g COT-1) durante a DA. O modelo de Gompertz foi usado para ajustar os dados de produção de CH4 durante a DA. O melhor HH apresentou uma taxa máxima de produção de metano (RCH4) de 2,6 mmol CH4.d-1. Além disso, a digestão anaeróbia foi realizada em dois estágios (acidogênico-metanogênico, DA-2S), em reatores descontínuos, no qual o estágio acidogênico atuou como uma fase prévia de hidrólise e biodetoxificação. Isto permitiu a utilização de condições mais severas de pré-tratamento do BC por AH, T = 178,6°C e t = 55 min (DC3) e T = 182,9°C e t = 40,71 min (DC4), que, resultaram em maior extração de hemiceluloses do BC (DC3 = 77,40% e DC4 = 73,90%), o que consequentemente melhorou o balanço energético líquido do processo proposto gerando uma energia livre de 3,15 MJ.kg BC-1 a partir da combustão do biogás gerado na digestão anaeróbia em dois estágios do hidrolisado hemicelulósico.
Avaliação da eficiência do uso de hidrotalcitas calcinadas na remoção de azo corantes aniônicos presentes em efluentes de indústria têxtil.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Teixeira, Thaísa Pâmella Fonseca; Aquino, Sergio Francisco de
Neste trabalho, foram estudadas as capacidades de adsorção dos corantes-modelo Amarelo Remazol GR 110 e Amarelo Remazol Ouro RNL à estrutura de hidróxidos duplos lamelares (HDL) calcinados pela determinação de parâmetros cinéticos e isotermas de adsorção. A cinética de pseudo-segunda ordem foi a que melhor descreveu o processo para ambos os corantes, indicando que o processo de adsorção é de natureza química. As melhores condições de remoção foram obtidas nos menores valores de temperatura e pH testados, a 25°C e pH 7. Nesta condição, há menor competição entre as hidroxilas do meio e o corante pelos sítios de adsorção e, pelo fato da adsorção ser exotérmica, o efeito entálpico não possui maior importância se relacionado ao efeito de diminuição da energia livre (ΔG = ΔH - TΔS). Nesta condição otimizada, as isotermas de adsorção indicaram capacidades de remoção de 106 e 675mg/g para os corantes Amarelo Remazol GR110 e Amarelo Remazol Ouro RNL, respectivamente. A investigação da capacidade de regeneração do HDL calcinado usado (após adsorção) por meio da decomposição térmica não forneceu resultado satisfatório, com redução de até 90% de remoção de cor após 5 ciclos, e isso ocorreu devido à decomposição incompleta do corante adsorvido ao HDL. Regenerações por troca iônica simples e em meio ácido também não foram eficientes. Testes de tratabilidade com amostras de efluentes têxteis resultaram nas mesmas condições ótimas obtidas para as soluções de corantes (25°C, pH7), e também mostraram que o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, fornecendo capacidades de remoção de matéria orgânica no equilíbrio de 39,1 e 102,9mgDQO/g para, respectivamente, os efluentes bruto e tratado biologicamente. Os testes com amostras de efluente mostraram que o uso de HDL na proporção de 10g/L em pH 7 e 25oC resultou em eficiências de remoção de cor de até 70% sendo que a remoção de DQO foi de no máximo 56% para o efluente bruto e de 66% para o efluente tratado biologicamente. O estudo de capacidade de reciclagem indicou perda de cerca de 65% de remoção de DQO para o efluente bruto após 5 ciclos de uso-regeneração, ao passo que para a amostra tratada biologicamente (efluente final da indústria) tal perda foi de no máximo 40%. Os ensaios de caracterização realizados antes e após cada teste de tratabilidade e regeneração indicaram que as moléculas de corante não foram intercaladas na região interlamelar dos HDL, mas sim adsorvidas à sua superfície.
Avaliação da biometanização do hidrolisado hemicelulósico obtido pela auto-hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar em sistemas anaeróbios de duplo estágio e um estágio na presença de carvão ativado em pó.
(2018) Cordeiro, Paulo Henrique de Miranda; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de; Luna Wandurraga, Héctor Javier; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de
O presente trabalho teve como principais objetivos avaliar o uso de hidrolisado hemicelulósico (HH) obtido a partir do pré-tratamento por auto-hidrólise (AH) do bagaço de cana-de-açúcar na digestão anaeróbia (DA) em dois estágios e em um estágio, além do uso de carvão ativado em pó (CAP) como estratégia para melhorar a performance da digestão anaeróbia de HH. As condições da AH utilizadas foram 183 °C, 40,7 min e 4 mL g-1 de razão líquido-sólido (RLS). O HH obtido foi alimentado continuamente em dois sistemas, um controle, constituído de um reator anaeróbio escalonado de fluxo ascendente (R1) e operado com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 18,4 h, e um sistema de dois estágios composto por um reator de leito fixo e fluxo ascendente (RAcLF) operado em um TDH de 8,0 h, seguido de um reator metanogênico (R2) idêntico ao utilizado no sistema controle, com um TDH de 18,4 h. A influência da variação da carga orgânica volumétrica (COV) nos sistemas em um estágio com e sem carvão ativado, e no duplo estágio, em relação a conversão de demanda química de oxigênio (DQO) e produção de CH4 foram avaliados. Os ensaios hidrodinâmicos revelaram que ambos os reatores acidogênico e metanogênicos se comportaram como tanques em série de mistura completa (CSTR). Os resultados obtidos durante a operação dos reatores mostraram que em COV muito baixas (1,31 kg DQO m-3d-1), não há diferenças significativas de biodegradabilidade entre R1 e R2, com valores de 304,21 e 304,82 NmL CH4 gDQOrem-1, respectivamente. Com o aumento da COV e a consequente elevação na concentração dos furanos do HH observou-se um aumento da concentração de ácidos graxos voláteis (AGVs) durante a operação e uma queda muito mais acentuada na eficiência de remoção de DQO para o reator R1 (45,1%) quando comparado ao R2 (23,7%). Além disso, o sistema em dois estágios (RAcLF + R1) apresentou a maior eficiência de remoção de DQO global (44,1%), quando comparada ao sistema único estágio com e sem carvão ativado, respectivamente, R1 (18,4%) e R1 + CAP (38,9%). O uso do CAP se mostrou uma alternativa interessante, visto que a biodegradabilidade de R1 + CAP (244,38 NmL CH4 gDQOrem-1) foi maior que a de R2 (232,72 NmL CH4 gDQOrem-1,), considerando a operação dos sistemas com uma COV aplicada de 3,91 kg DQO m-3d-1. Apesar da maior produção de metano ter ocorrido com a COV de 2,61 kg DQO m-3d-1 em R1 (900,2 NmL d-1), a operação com R1 + CAP (837,5 NmL d-1) parece ser uma alternativa eficaz para melhorar a performance da digestão anaeróbia utilizando hidrolisados hemicelulósicos contendo compostos inibidores como furanos.
Avaliação da co-digestão anaeróbia como alternativa para valorização de resíduos do processamento de mandioca e dejetos de gado leiteiro.
(2022) Martins, Raissa Machado Maluf; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Passos, Fabiana Lopes Del Rei; Aquino, Sergio Francisco de
No presente estudo realizou-se a co-digestão anaeróbia de três diferentes substratos para a produção de biogás. Tal processo tem por objetivo mitigar dois dos principais problemas ambientais que enfrentamos atualmente: os malefícios desencadeados na obtenção de energia de fontes não renováveis e no descarte inadequado de resíduos e efluentes, principalmente pela agropecuária. Os substratos utilizados foram a manipueira, o bagaço de mandioca e o esterco de gado leiteiro. A manipueira e o bagaço são gerados no processamento da mandioca, já o esterco de gado leiteiro resulta da criação do gado leiteiro. Ambos os setores são encontrados no sul do estado de Minas Gerais. Para a determinação das proporções de mistura experimentais realizou-se um planejamento de mistura em função da massa total de substratos no reator, a digestão ocorreu em batelada, à 35°C. Os melhores rendimentos de metano obtidos foram de 150,33 NmLCH4.gSV-1 (114,46 NmLCH4.gDQO-1 e 169,59 mLCH4.gSV-1 ) para a condição contendo 100% manipueira (relação C/N = 14,04), 130,43 NmLCH4.gSV-1 (93,84 NmLCH4.gDQO-1 e 147,13 mLCH4.gSV-1 ), para a condição contendo 66,7% de esterco, 16,7% de bagaço e 16,7% de manipueira (relação C/N = 34,84) e 71,25 NmLCH4.gSV-1 (48,57 N mLCH4.gDQO-1 e 80,38 mLCH4.gSV-1 ) para a condição contendo 100% de esterco (relação C/N = 17,28). Condições contendo uma proporção de bagaço elevada (acima de 33%) apresentaram relações C/N muito elevadas (acima de 52) desencadeando pH’s abaixo de 5,44, elevadas produções de ácidos, com predominância de acético e butírico e falha no processo. Foram realizadas as modelagens cinéticas e a avaliação energética das condições que forneceram os melhores rendimentos de metano acumulado. Ambas as condições obtiveram os melhores ajustes cinéticos no modelo de multi estágios de Groot, provavelmente devido à composição mista dos substratos e ao formato sigmoidal da curva que melhor descreve as fases de crescimento dos microrganismos. A condição de codigestão contendo maior proporção de esterco (66,7%) apresentou o maior rendimento energético (452,86 MJ.tonsubstrato-1 ), sendo capaz de suprir 20% da demanda energética de uma indústria de processamento de mandioca.
Avaliação da condição nutricional e do tipo de inóculo na geração de bioprodutos a partir da fermentação de glicerol residual.
(2017) Silva, Flaviane Cristina; Silva, Silvana de Queiroz; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de Queiroz; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo
O aumento da produção de glicerol devido à alta demanda de biodiesel tornou este subproduto atraente para a pesquisa. Pode ser usado como substrato em bioprocessos e, quando associado com extrato de levedura residual, pode reduzir os custos com os meios de cultura. Tanto o biohidrogênio quanto os metabólitos líquidos (etanol, 1,3-PDO, ácidos lático, succínico e outros) são importantes produtos do metabolismo fermentativo sendo industrialmente importantes como combustível ou compostos químicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a geração de bioprodutos a partir da fermentação do glicerol residual por culturas bacterianas pura (Enterobacter), mista (lodo UASB) e bioaumentada (Enterobacter + lodo UASB) em diferentes condições nutricionais. A comparação foi realizada em sete meios nutrientes em diferentes concentrações de glicerol bruto (15, 21, 33, 40 e 55 g / L) para a Enterobacter, após análise do processo, as demais culturas foram experimentadas em dois dos 7 meios de cultivo e em três concentrações de substrato. Os máximos rendimentos de H2 e etanol, 0,97 e 0,75 mol / mol glicerol consumido, respectivamente, foram obtidos no ensaio com cultura pura (33 g/L de glicerol, M7). Para 1,3-propanodiol, a concentração máxima foi de 8,86 g/L com cultura mista (33 g/L de glicerol, M4). Esta pesquisa mostrou a possibilidade de produzir bioprodutos a partir da fermentação de glicerol residual sem a adição de um meio mineral complexo aplicando somente uma solução tampão enriquecida com células de levedura lisada pré-tratadas.
Avaliação da efetividade de remoção de cor de soluções corantes e efluentes têxteis pelo tratamento fotocatalítico de óxidos de ferro recobertos com dióxido de titânio.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Lacerda, Carlúcio Antônio Mendes; Aquino, Sergio Francisco de
Este trabalho foi realizado para avaliar a efetividade do uso de ferritas encapsuladas com titânio (CoFe2O4@TiO2) na remoção fotocatalítica de cor de soluções corantes (azul de metileno e azul HFRL) e de efluente têxtil. A síntese do CoFe2O4@TiO2 e do TiO2 foi realizada de acordo com o método dos precursores poliméricos, sendo os materiais obtidos caracterizados por difração de raios X, adsorção de nitrogênio (técnica BET), ponto de carga zero (PCZ), dentre outras técnicas. Ensaios fotocatalíticos realizados no reator cilíndrico com o corante azul de metileno mostraram que as propriedades fotocatalíticas do TiO2 e do CoFe2O4@TiO2 só foram evidenciadas com o uso da lâmpada UV quando o reator era usado na posição horizontal. Quando o reator cilíndrico foi utilizado na posição vertical, com injeção de ar para se manter o catalisador em suspensão, a eficiência de degradação do corante foi menor na presença do catalisador, provavelmente porque os catalisadores reduziram, por efeito de escudo ou blindagem, a formação de radicais (OH . ) a partir do oxigênio dissolvido. Os ensaios no reator de mistura completa (TDH de 5h) mostraram, para o azul de metileno, que a melhor remoção de cor ocorreu em pH =12, onde obteve-se eficiência de 100% de descoloração com as lâmpadas UV e fluorescente, e de 80% para a lâmpada de luz negra. Para o azul HFRL, a melhor remoção de cor ocorreu em pH = 2 onde se obteve aproximadamente 25% na redução da cor para as lâmpadas negra e fluorescente e 85% para a lâmpada UV. No caso do efluente têxtil (TDH de 20h) a remoção de cor foi observada apenas para a lâmpada UV em pH = 2, e a apesar da visível remoção da cor nessa condição, não foi observada qualquer variação significativa na DQO do efluente têxtil, indicando que a matéria orgânica não foi mineralizada. Ensaios de biodegradabilidade aeróbia, realizados com o efluente industrial bruto e tratado fotocataliticamente, mostraram que o tratamento com luz UV na presença do CoFe2O4@TiO2 aumentou a biodegradabilidade da matéria orgânica do efluente industrial. Os ensaios fotocatalíticos com alimentação contínua nos reatores de mistura completa mostraram que a remoção mediana de cor para o azul de metileno foi de 48% e 70% com o uso das lâmpadas UV e fluorescente, respectivamente, no TDH de 5h. No caso do corante azul HFRL a degradação foi observada apenas para a lâmpada UV obtendo-se uma eficiência de remoção mediana de 75%. O aumento do TDH de 5h para 20h resultou em aumento da eficiência de remoção de cor para os corantes usados em qualquer condição utilizada. Para o corante azul HFRL, diferentemente do que foi observado para os ensaios em batelada, a presença do CoFe2O4@TiO2 pouco afetou a eficiência de fotodegradação do corante azo. No caso do efluente têxtil, os resultados obtidos mostraram que para todos os comprimentos de onda monitorados (277 nm, 400 nm, 611 nm and 780 nm), a remoção de cor foi maior quando se usava lâmpada UV (40 a 72%) quando comparada à lâmpada fluorescente (8 a 43%), sendo que os catalisadores testados tiveram pequeno impacto na eficiência de descoloração.
Avaliação da pré-oxidação e da clarificação em escala de bancada na remoção de arsênio e manganês em águas de abastecimento.
(2013) Pires, Viviane das Graças Rodrigues; Aquino, Sergio Francisco de
Elementos como arsênio (As) e manganês (Mn) podem ser encontrados em águas superficiais e/ou subterrâneas, em concentrações maiores do que o valor máximo permitido (VMP) estabelecido pela legislação brasileira de água potável. No caso de As, o VMP é estabelecido em 10 μg /L, devido aos efeitos adversos na saúde que pode causar e para o Mn o VMP é estabelecido como 100 μg/L, principalmente devido à razões organolépticas e estéticas. Este estudo avaliou a eficácia do processo de clarificação da água (coagulação, floculação e sedimentação) na remoção de Mn e As de águas naturais de baixa e de alta turbidez, utilizando cloreto de polialumínio (PAC) ou sulfato de alumínio (SA) como coagulantes, na presença e na ausência de pré-oxidação com hipoclorito de sódio. A remoção de As V (HAsO42-) pelo processo de clarificação foi elevada (94%) apenas quando a turbidez da água é elevada (~ 200 uT). Em águas com baixa turbidez (~ 10 uT), o processo de clarificação levou a moderada eficiência de remoção (48 -76%). Por outro lado, o processo de clarificação mostrou ser pouco eficaz (6 - 27%) na remoção de Mn II para ambos coagulantes utilizados nas condições de estudo (Eh = 0,4 V, pH 7,1 – 7,7). No entanto, a aplicação de hipoclorito de sódio (2,2 mg.L-1), precedendo à etapa de clarificação, foi capaz de reduzir a concentração de Mn a valores abaixo do VMP quando utilizou-se PAC como coagulante na clarificação das águas de alta e baixa turbidez contaminadas com até 293 μg.L-1 de Mn solúvel. De maneira semelhante, com essa mesma dosagem de oxidante, é possível diminuir para valores menores que o VMP de arsênio, amostras de água contendo até 128 μg.L-1, para ambos os coagulantes testados.
Avaliação da remoção de antibióticos em águas naturais utilizando os processos de clarificação e adsorção.
(2017) Silva, Rafael Pereira da; Libânio, Marcelo; Aquino, Sergio Francisco de; Libânio, Marcelo; Moravia, Míriam Cristina Santos Amaral; Pereira, Renata de Oliveira; Baeta, Bruno Eduardo Lobo
Microcontaminantes de preocupação emergente tais como os antibióticos encontrados em águas superficiais e subterrâneas são possíveis causadores de risco ao meio ambiente e aos seres humanos. Nesse sentido, o principal objetivo desse estudo foi avaliar, em escala de bancada, a eficiência do tratamento por clarificação (coagulação, floculação e decantação), amplamente aplicado em estações de tratamento de água (ETAs) para consumo humano, associado ou não à presença de carvão ativado em pó (CAP) para a remoção dos antibióticos amoxicilina (AMX), cefalexina (CFX), norfloxacino (NOR) e tetraciclina (TET) em águas naturais fortificadas. Foram utilizados dois tipos de águas com características antagônicas (alta turbidez e baixa cor, bem como baixa turbidez e alta cor) e dois coagulantes primários (cloreto de polialumínio e sulfato ferroso clorado) para verificar a capacidade de eliminar tais microcontaminantes orgânicos da água bruta. Foi testada também a aplicação de dois CAPs de origens diferentes concomitantemente ao tratamento por clarificação, a fim de maximizar a eficiência do processo. Os resultados indicaram que em águas com maior concentração de carbono orgânico dissolvido o desempenho foi superior. O tratamento por clarificação mostrou-se pouco eficiente (eficiência mediana < 42%) para a remoção dos antibióticos, à exceção da tetraciclina que foi bem removida (eficiência > 80%). A aplicação dos CAPs em doses crescentes, usuais em ETAS, simultaneamente à aplicação dos coagulantes mostrou-se capaz de aumentar a remoção dos antibióticos, tornando-se assim uma importante etapa a ser anexada ao tratamento de água, a fim de garantir maior segurança sanitária.
Avaliação de impacto ambiental do processo de obtenção de compósito do tipo nanocarbonato de cálcio/lignina kraft a partir da captura de CO2.
(2022) Souza, Ana Paula Rodrigues de; Vaz Junior, Sílvio; Vaz Junior, Sílvio; Foleghatti, Marília Ieda da Silveira; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo
O gás carbônico (CO2) ou dióxido de carbono, é um gás gerado tanto por fontes naturais quanto por fontes antrópicas, como a queima de combustíveis fósseis para a geração de energia e a agricultura. Na atualidade, ele é visto como um dos principais contribuintes para o aumento do efeito estufa, levando ao aquecimento global. Portanto, o desenvolvimento de tecnologias de captura e uso deste gás é de grande importância para a mitigação dos gases do efeito estufa (GEE) e redução de seus efeitos ambientais negativos. Este estudo teve como objetivo apresentar a avaliação de ciclo de vida (ACV) da síntese de obtenção de nanocarbonatos a partir da captura química de CO2 do projeto Agricarbono. A ferramenta utilizada para execução da ACV foi o software SimaPro® que trabalha segundo os princípios da série de normas ISO 14044/2009. O principal objetivo dessa ACV foi mensurar as cargas ambientais interligadas com a síntese de obtenção de nanocarbonatos. Os resultados obtidos na análise de inventário, na avaliação de impacto ambiental e na interpretação dos resultados, identificaram a energia elétrica e outros processos de geração de energia como os maiores contribuintes em cargas ambientais para todas as categorias de impacto ambiental estudadas, apontando baixas ou nenhuma carga ambiental para os demais insumos.
Avaliação de risco associada à exposição crônica ao agrotóxico carbendazim.
(2022) Costa, Raíssa Miranda; Martucci, Maria Elvira Poleti; Rúbio, Karina Taciana Santos; Martucci, Maria Elvira Poleti; Rúbio, Karina Taciana Santos; Anselmo, Carina de Souza; Aquino, Sergio Francisco de
O carbendazim, um agrotóxico amplamente utilizado, tem mostrado sinais de causar câncer, infertilidade e toxicidade a organismos. Consequentemente, este fungicida torna- se uma substância persistente no meio ambiente, levantando a importância de se conhecer melhor seu comportamento, vias metabólicas e efeitos nos organismos. Além disso, o carbendazim foi proibido nos EUA, Austrália e em vários países da União Europeia. Por outro lado, no Brasil, o agrotóxico ainda é permitido, de forma que a legislação brasileira de água potável permite uma concentração limite de 120 μg/L. Portanto, mais estudos são necessários para avaliar seus efeitos e o zebrafish é um modelo usado rotineiramente para fornecer informações relevantes sobre os efeitos agudos e de longo prazo dos xenobióticos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar metabólitos de carbendazim em tanques de água e no fígado do zebrafish exposto a concentração de 120 ug/L usando cromatografia líquida acoplada a um espectrômetro de massa de alta resolução (LC- HRMS) com abordagem metabolômica para destacar alvos analíticos a fim de monitorar a exposição de carbendazim em ambientes aquáticos. Para tanto, foram definidos os grupos de tratamento, negativo e estabilidade. Além disso, amostras de água e fígado foram coletadas e análises foram realizadas por LC-HRMS. Por fim, os dados foram submetidos à análise estatística utilizando a abordagem da metabolômica global. Os resultados permitiram a anotação putativa de 7 metabólitos alvo e atribuições de metabólitos não direcionados. Este estudo aplicou a análise do tanque de água do Zebrafish para avaliação dos metabólitos alvo e não alvo do carbendazim como uma abordagem promissora, uma vez que é uma matriz muito mais limpa do que as matrizes biológicas usuais. Esses metabólitos podem garantir a detectabilidade e aprimorar a confiança no monitoramento da exposição ao carbendazim em ambientes aquáticos. Além disso, os resultados das análises do fígado sugerem comprometimento do metabolismo lipídico com consequente aumento de lipídeos intra-hepáticos e disrupção endócrina. Foi possível também sugerir dois metabólitos endógenos como potenciais biomarcadores para determinar a exposição ao carbendazim.
Avaliação de rotas tecnológicas para o aproveitamento energético do bagaço de cana-de-açúcar.
(2018) Lima, Diego Roberto Sousa; Aquino, Sergio Francisco de; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Aquino, Sergio Francisco de; Zaiat, Marcelo; Santos, Alexandre Soares dos; Silva, Silvana de Queiroz; Santiago, Aníbal da Fonseca; Gurgel, Leandro Vinícius Alves
Inserido no contexto de biorrefinaria lignocelulósica, o presente trabalho avalia o potencial energético e econômico do bagaço de cana-de-açúcar oriundo do tradicional processo de produção de etanol 1G e açúcar. Para tanto, o bagaço de cana residual foi pré-tratado com ozônio visando à produção de etanol 2G, integrada com o aproveitamento energético dos principais resíduos desse processo (bagaço de cana residual da etapa de hidrólise enzimática e extrato alcalino do pré-tratamento). Para tanto, foram estudadas possibilidades de maximização da produção de etanol 2G a partir do bagaço de cana ozonizado e de biogás a partir dos principais resíduos desse processo. No tocante ao biogás, foram testadas adaptações no inóculo anaeróbio, melhorias na relação C/N e co-digestão com biomassa algal; além de processos de digestão anaeróbia em um (DA-1E) e em dois estágios (DA-2E). Para a produção de etanol 2G otimizou-se, por meio de planejamento experimental, o pré-tratamento do bagaço de cana com ozônio seguido (O3 + EA) ou não (O3) de extração alcalina considerando três variáveis respostas (deslignificação, eficiência de hidrólise enzimática e produção teórica de etanol 2G). Para cada pré-tratamento otimizado (O3 e O3 + EA) foram realizados ensaios fermentativos visando à produção experimental de etanol 2G. Os resultados experimentais obtidos mostram que a maximização da produção de biogás foi alcançada melhorando a relação C/N pela fortificação do inóculo anaeróbio (UASB) com estrume bovino (UASB-FBM). Alimentado com bagaço bruto tal inóculo produziu 143 NLCH4/kgSVbagaço (aumento de 67 %), durante 100 dias de monitoramento. A co-digestão do bagaço de cana com biomassa algal favoreceu ainda mais (aumento de 99%) a produção de biogás (195 NLCH4/kgSVbagaço). Já em relação à produção de etanol 2G, o pré-tratamento do bagaço com apenas ozônio (sem EA), sob condições brandas (7,5 mgO3/gB), resultou na maior produção de etanol 2G (30 mLetanol/kgB), correspondendo a uma receita de 17 USD/tB com a sua venda. Para esse pré-tratamento (O3), o aproveitamento da energia elétrica gerada, via sistema CHP, a partir do aproveitamento dos resíduos da produção de etanol não gerou lucro, mas cobriu os gastos energéticos do pré-tratamento sem geração de energia elétrica excedente. A ozonização do bagaço seguida da etapa de extração alcalina (O3 + EA) propiciou as maiores produções de etanol 2G (66 mL/kgB), que foram alcançadas utilizando-se condições mais severas de ozonização (97,5 mgO3/gB). Além de acarretar em maior produção de etanol 2G, a etapa de EA favoreceu o aproveitamento energético dos resíduos gerados (líquidos e sólidos), o que permitiu cobrir os custos do pré-tratamento. Apesar da condição severa do pré-tratamento O3 + EA levar a um elevado consumo de energia, a venda do etanol gerado proporcionou um saldo de 37 USD/tB. Por fim, as condições brandas do pré-tratamento (O3 + EA) permitiram a sustentabilidade do processo, pela geração, via CHP, de energia elétrica excedente (~30MW/safra) que tem potencial para abastecer uma população de aproximadamente 320.000 habitantes durante a safra.
Avaliação de sistemas combinados anaeróbio-aeróbio para o tratamento de efluente têxtil utilizando leveduras residuais como fonte nutricional.
(2016) Menezes, Marina Bahia de; Silva, Silvana de Queiroz; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de Queiroz; Aquino, Sergio Francisco de; Araújo, Juliana Calábria de; Santiago, Aníbal da Fonseca
O principal objetivo deste trabalho foi investigar a eficiência do tratamento de uma solução corante e de um efluente têxtil real, em sistemas de reatores combinados (anaeróbio/aeróbio) utilizando levedura residual pré-tratada como fonte de nutrientes e mediador redox. Primeiro avaliou-se a aplicabilidade da levedura residual como fonte de nutriente em ensaios anaeróbios em bateladas, para posterior aplicação em um sistema contínuo de reatores. Foram estudadas duas configurações de tratamento: um constituído por reator anaeróbio do tipo UASB seguido por lodos ativados e outro por UASB seguido por lagoa de polimento rasa. Os dois sistemas trataram a solução corante composta pelo azo corante Amarelo Ouro Remazol (50mg.L-1) e levedura residual pré-tratada (350mg. L-1), porém apenas o sistema UASB/lagoa foi alimentado com o efluente têxtil real. A eficiência dos processos foi mensurada através de testes de remoção de cor, nitrogênio amoniacal, DQO e por fim, toxicidade. Para a avaliação da toxicidade dos afluentes e efluentes, foram realizados ensaios em microescala utilizando a bactéria Vibrio fischeri como organismo-teste. Os reatores combinados UASB/lodos ativados foram efetivos na remoção de DQO, nitrogênio amoniacal e toxicidade, contudo a remoção de cor ocorreu exclusivamente no reator anaeróbio, apresentado taxas de descoloração de aproximadamente 84%. O reator de lodos ativados apresentou um quadro de dessorção e/ou produção de cor durante o período de operação. A substituição de lodos ativados pela lagoa de polimento rasa proporcionou melhoras na qualidade do efluente final, removendo 85% da DQO residual e 25% do corante residual. A alimentação do sistema UASB/lagoa de polimento rasa com o efluente têxtil diluído 10 vezes levou a uma diminuição na eficiência de remoção de cor quando comparado ao efluente sintético mas manteve uma remoção de DQO e nitrogênio amoniacal na ordem de 80%. Este sistema também foi eficaz sob aspecto de remoção de toxicidade, uma vez que o afluente foi a única amostra considerada tóxica para bactéria.
Avaliação do pré-tratamento hidrotérmico da casca de café na hidrólise enzimática e produção de biogás.
(2019) Silva, Nayara Clarisse Soares; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baffi, Milla Alves; Aquino, Sergio Francisco de
Sabe-se que a biomassa lignocelulósica pode ser utilizada na produção de biocombustíveis como bioetanol e biogás. O Brasil destaca-se mundialmente por sua produção de café, sendo que, durante o beneficiamento dos grãos de café são geradas grandes quantidades de resíduos, como a casca. Entretanto, para um melhor aproveitamento energético desta biomassa lignocelulósica é importante adicionar uma etapa de pré-tratamento para tornar os açúcares fermentescíveis mais disponíveis, destacando-se o pré tratamento hidrotérmico.. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o pré-tratamento hidrotérmico da casca de café, utilizando o planejamento experimental Box-Behnken, a melhor estratégia de utilização da casca de café como matéria prima para uma biorrefinaria lignocelulósica. Foram avaliadas 15 condições experimentais utilizando as variáveis independentes: temperatura (120 a 200°C), tempo (20 a 90 minutos) e razão líquido/sólido (5 a 10 mLg-1). Observou-se que nas condições com temperatura igual a 200 °C se obteve alta remoção de celulose, o que prejudicou o rendimento global do processo em relação à glicose recuperada visando a produção de etanol de segunda geração. Para obter um melhor rendimento no processo na hidrólise enzimática, foi gerada uma condição de desejabilidade visando a produção de etanol. Visando avaliar outras rotas de aproveitamento da biomassa, foram avaliadas a digestão anaeróbia (DA) de três condições de desejabilidade – CDB1 (120 °C, 20 min e 5 mL g-1), CDB2 (189 °C, 90 min e 5 mL g-1), CDB3 (200 °C, 61 min e 5 mL g-1). Além destas condições, realizou-se a DA do hidrolisado gerado na CDE. De maneira geral o pré-tratamento foi eficiente para aumentar a digestibilidade da biomassa. Além disso, vale ressaltar que a elevada concentração de compostos fenólicos interferiu negativamente na produção de metano, inibindo a produção na DA em estado sólido e semissólido da CDB3. A maior produção de metano em relação a DQO de entrada foi para a CDB3 em estado líquido. Por outro lado, a alta demanda energética do pré-tratamento não foi possível recuperar o gasto energético nesta condição. Desta forma, a condição que apresentou melhor rentabilidade econômica (R$ 150,00 ton de casca bruta-1) foi a CDE, utilizando a fração sólida para hidrolise enzimática visando a produção de etanol e o hidrolisado para produção de metano, adicionando ao sistema a combustão de 0,125 toneladas de casca bruta para suprir o déficit energético para pré tratar 1 tonelada de cascas destas condições.
Avaliação do uso da fotólise direta (UVC) e fotocatálise heterogênea (UVC/TIO2) para a remoção de diclofenaco, bezafibrato e etinilestradiol de água e efluente biológico.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Faria, Eros de; Aquino, Sergio Francisco de
A contaminação aquática por fármacos e seus efeitos nocivos nos ecossistemas aquáticos e terrestres é uma consequência do aumento do consumo e da variedade de produtos farmacológicos utilizados pelo homem. A principal fonte de contaminação ambiental com fármacos e perturbadores endócrinos é o lançamento de esgotos e como o tratamento convencional não é eficiente para remover tais compostos, é necessário estudar técnicas de pós-tratamento para complementar o tratamento biológico. Este trabalho avaliou a efetividade dos processos de fotólise e fotocatálise heterogênea na remoção de três fármacos (diclofenaco, bezafibrato e etinilestradiol) presentes em amostras de água e efluente biológico (sistema UASB-FBP). Os experimentos envolveram o uso de fotorreatores em escala piloto (com lâmpadas imersas e emersas) alimentados com esgoto tratado biologicamente, e também fotorreatores de bancada operados em batelada e sob alimentação contínua. Os resultados mostraram que, com quaisquer concentrações iniciais, há eficiência de cerca de 50% de remoção do diclofenaco e do bezafibrato na matriz água tratada, enquanto que a remoção do etinilestradiol foi total. No esgoto doméstico os testes com fotocatálise não apresentaram um padrão de eficiência na remoção dos fármacos em baixas concentrações (entre 0,5 a 50 μg/L). Alguns não apresentaram eficiência, enquanto outros houve baixa eficiência (10% para o diclofenaco e 17% para o etinilestradiol). Nestas mesmas condições, em três dos cinco ensaios, o fotorreator de lâmpadas emersas apresentou eficiência de aproximadamente 40% na remoção do diclofenaco na fotólise direta e ineficiência nos outros dois ensaios; enquanto que, no de lâmpadas imersas, também não houve padrão de eficiência (remoção de 10 a 100% dos fármacos em algumas etapas e remoção nula em outras) no mesmo tipo de tratamento. Nos testes de alimentação contínua em escala de bancada com água destilada, conclui-se que houve remoção do bezafibrato e do diclofenaco durante a fotólise e a fotocatálise, sendo que essa última foi aproximadamente 50% mais eficiente. Já para o etinilestradiol, não houve remoção na fotólise direta, nem na fotocatálise. Os ensaios de batelada mostraram que a degradação dos fármacos seguiu cinética de 2ª ordem com valores de k variando entre 0,0029 (BZF no Jartest) e 0,0416 (DCF no fotorreator cilíndrico)
Biorremediação de solos contaminados com arsênio por meio de lavagem de solo usando biossurfactantes.
(2018) Coelho, Ricardo Silva; Teixeira, Mônica Cristina; Teixeira, Mônica Cristina; Cestarolli, Dane Tateu; Aquino, Sergio Francisco de
A contaminação de solos por arsênio (As) é um problema para a saúde pública e para o meio ambiente. O As é encontrado em altas concentrações associado a minerais de alto valor econômico como os minérios auríferos, bastante explorados na região de Ouro Preto-MG. Com objetivo de investigar formas mais ambientalmente amigáveis e igualmente eficientes para a remoção de As em solos, foi empregada a técnica de lavagem (soil washing) com uso de extratos contendo biossurfactantes (BS), visando promover a mobilização do As contido em solo de mina de ouro abandonada. Para a produção dos extratos foram selecionadas duas culturas mistas de bactérias produtoras de biossurfactantes provenientes micro-organismos cultivados em Meio Postgate C (MPCB) e em Meio Postgate B obtidos de um Reator (MPBR) tolerantes a altas concentrações de arsênio (8 mg.L-1). Os tensoativos produzidos foram estáveis em ampla faixa de pH, 3-11; temperatura, 28-50°C e salinidade, 1-5% NaCl (p.v-1) e removeram controladamente e seletivamente o As do solo por solubilização que foi influenciada pelo pH e pela proporção sólido/líquido, não havendo influência significativa da temperatura e salinidade dentro das faixas utilizadas. Os maiores percentuais de remoção total de As no solo empregando os extratos MPCB (25,43%) e MPBR (22,43%) foram obtidas em pH 11,0 na proporção 1:40 (g.mL-1). Nas condições de pH 11,0; temperatura de 28°C; salinidade 1,0% NaCl (p.v-1) e na proporção 1:10 (g.mL-1), as remoções obtidas com o emprego dos BS MPCB (14,01%) e MPBR (12,04%) foram superiores àqueles obtidos com o emprego de surfactantes comerciais: SDS (0,87 e 0,71%), saponina (0,57 e 0,55%) e lecitina de soja (2,05 e 2,63%), todos os surfactantes comerciais foram preparados na concentração de 1,0% (p.v-1). Comparando com a remoção obtida com agentes extratores usados em metodologias para extração sequencial de frações de As em sedimentos, pode ser considerado que os extratos MPCB e MPBR removeram As nas frações solúvel em água, fracamente adsorvido, ligado a carbonatos e fortemente adsorvido. Ambos os extratos tiveram comportamento semelhante ao EDTA e ao extrato de cultura microbiana comercial (GorduraKlin®). Os testes de remoção em coluna com os extratos MPCB e MPBR em temperatura ambiente, pH 11,0 e 1,0% NaCl (p.v-1) tiveram remoções acumuladas de As após 10 ciclos de 26,04 e 24,77%, respectivamente. Os valores de remoção de As alcançados usando os extratos MPCB e MPBR representam uma quantidade significativa da fração de As que pode ser facilmente mobilizada e, podendo dessa forma, colocar em risco a saúde humana e o meio ambiente.
Caracterização de produtos microbianos solúveis (SMPs) em reatores aeróbio e anaeróbio de bancada em diferentes condições operacionais.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Mesquita, Patrícia da Luz; Aquino, Sergio Francisco de
O tratamento biológico é caracterizado pela utilização de bactérias, aeróbias e/ou anaeróbias, para a degradação da matéria orgânica poluente. A análise da demanda química de oxigênio (DQO) é frequentemente utilizada para quantificar a matéria orgânica nos efluentes e medir a eficiência do tratamento biológico. A DQO efluente de reatores biológicos é compreendida não apenas por compostos afluentes que não foram degradados, mas também por compostos produzidos pelos microrganismos durante o tratamento, denominados na literatura internacional de SMPs (Soluble Microbial Products). Acreditase que a minimização da DQO residual de sistemas biológicos operados na ausência de estresse e alimentados com esgoto tipicamente biodegradável pode estar diretamente relacionada à minimização da produção de SMPs e, muito embora a importância dos SMPs já tenha sido reconhecida, a revisão da literatura mostra que poucas pesquisas tentaram identificar sua estrutura química bem como relacionar sua produção a parâmetros de operação dos reatores. Portanto, o principal objetivo desta pesquisa foi caracterizar, do ponto de vista quantitativo e qualitativo, os compostos microbianos presentes na fração centrifugada do efluente de reatores aeróbio e anaeróbio de mistura completa operados em escala de bancada e alimentados com glicose e acetato. Conforme esperado, a produção de SMPs no reator aeróbio foi superior à do anaeróbio (a produção normalizada em relação à DQO afluente para as diferentes condições operacionais – SMP/So - variou de 2 a 68% no reator aeróbio e de 9 a 27% no reator anaeróbio). No reator anaeróbio, a carga orgânica aplicada não apresentou interferência significativa na conversão da DQO afluente a SMPs sugerindo que os SMPs acumulados podem ter origem principal no decaimento da biomassa ao invés da utilização do substrato. Já no reator aeróbio parece ter ocorrido o contrário. Considerando o tipo de substrato, a utilização de acetato contribuiu para uma maior produção normalizada de SMPs em ambos os reatores, comparativamente à glicose (no reator aeróbio, SMP/So de 41,9% para o acetato versus 14,1% para a glicose; no reator anaeróbio, 21,9% e 16,6% para o uso de acetato e de glicose, respectivamente). Já a temperatura parece não ter interferido significativamente na relação SMP/So no reator anaeróbio (18,1% a 15oC e 18,3% a 25oC). Por outro lado, no reator aeróbio, a produção normalizada de SMPs foi superior à temperatura de 15oC (33,8% contra 18,7% a 25oC). No reator aeróbio, a DQO relacionada ao teor de proteínas representou de 5 a 34% da DQO residual e o teor de carboidratos (também em termos de DQO) não ultrapassou 16%; já para o reator anaeróbio, o teor de proteínas atingiu seu máximo em 17% da DQO residual, o que confirma que a maior parte da DQO residual não foi proveniente de proteínas e carboidratos. Em relação aos resultados de espectrometria de massas, os SMPs produzidos em cada fase operacional não pareceram provenientes de lise celular ou de EPS. A ocorrência predominante de SMPs de baixas massas molares indicou produtos associados à utilização do substrato ou provenientes da degradação e/ou hidrólise de SMPs de alta massa molar.
Caracterização espectroscópica de amostras de lagoas de estabilização utilizadas no tratamento de esgoto e lixiviado de aterro sanitário.
(2022) Rigotto, Luiz Henrique Lopes; Santiago, Aníbal da Fonseca; Santiago, Aníbal da Fonseca; Moreira, Renata Pereira Lopes; Aquino, Sergio Francisco de
As tecnologias adotadas em ETEs induzem à transformação da matéria orgânica presente no efluente. Tais transformações de compostos orgânicos, bem como a geração de produtos microbianos solúveis, pode afetar o potencial poluidor do efluente final. A transformação da matéria orgânica em ETEs, e seu consequente despejo em mananciais, foi tema de pesquisas em diversos sistemas de tratamento, porém as lagoas de estabilização ainda são pouco estudadas no contexto da transformação e impactos da matéria orgânica. Dado que o processo de tratamento em lagoas de estabilização é predominantemente biológico, a matéria orgânica passa por diferentes transformações relacionadas à sua utilização por microrganismos. Conforme a tipologia de lagoa, espera-se que a matéria orgânica ali presente seja representativa dos processos físicos, químicos e biológicos decorrentes. Com isso, é importante entender as transformações da composição da matéria orgânica em função dos processos de tratamento. Esse entendimento pode apoiar o desenvolvimento de técnicas de tratamento e monitoramento e, eventualmente, reduzir impactos negativos. Com o estudo realizado pretendeu-se abordar a questão da matéria orgânica em lagoas de estabilização, com foco nas transformações das frações dissolvida e particulada. Para explorar o tema, foi feito um estudo de caso com base na ETE Ouro Branco, na cidade de Ouro Branco, Minas Gerais. A ETE escolhida faz cotratamento de esgoto sanitário e lixiviado de aterro em lagoas de estabilização anaeróbias e facultativas. A matéria orgânica foi avaliada utilizando ferramentas espectroscópicas, como espectroscopia UV-Vis e fluorescência molecular, que podem oferecer mais informações sobre a qualidade da matéria orgânica que outras análises, como DBO e DQO. Os resultados da pesquisa indicaram que há predominância de componentes tipo-húmicos e tipo-produtos microbianos solúveis em todas as etapas do tratamento. O afluente ao sistema e efluente final possivelmente apresentam a matéria orgânica mais complexa. No caso do afluente atribuiu-se à adição do lixiviado e no caso do efluente final atribuiu-se aos produtos algais solúveis. A matéria orgânica no efluente final pode ser menos biodegradável que a matéria orgânica do afluente, apesar de isso não significar que o efluente final é mais poluente que o afluente ao sistema. Os resultados demonstram como as técnicas espectroscópicas podem fornecer muito mais informações sobre a matéria orgânica dissolvida que os métodos tradicionais de DBO e DQO. Essas informações, por fim, conferem uma percepção mais aprofundada sobre a matéria orgânica em sistemas de tratamento por lagoas de estabilização. O estudo feito figura como um dos primeiros a investigar as características da matéria orgânica em sistemas de tratamento por lagoas de estabilização via técnicas espectroscópicas, sendo o primeiro a relatar sob a perspectiva do cotratamento de esgoto e lixiviado. Com a sua realização, foi possível contribuir para a expansão do entendimento sobre a matéria orgânica em lagoas de estabilização.

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Browsing PROAMB - Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental by Author "Aquino, Sergio Francisco de"

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