Browsing by Author "Aquino, Sergio Francisco de"
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Item Activated carbons from agricultural by products (pine tree and coconut shell), coal, and carbon nanotubes as adsorbents for removal of sulfamethoxazole from spiked aqueous solutions : kinetic and thermodynamic studies.(2015) Tonucci, Marina Caldeira; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Aquino, Sergio Francisco deIn this study, four different adsorbent materials: commercial powdered activated carbon (PAC) from pine tree (PAC-I) and coconut shell (PAC-III) agricultural crop wastes, coal (PAC-II), and carbon nanotubes (CNT) were tested and compared for the removal of sulfamethoxazole (SMX) from spiked aqueous solutions. The kinetic, extrathermodynamic, and thermodynamic parameters for the adsorption of SMX on PACs and CNT were also determined. The results indicate that PAC-I was the best adsorbent for SMX adsorption. SMX adsorption was only favorable with PAC-I and CNT, leading to Gibbs free energies in the range of −39 to −44 kJ mol−1 and showing that the adsorption process was spontaneous in all temperature ranges (15–45 ◦C) tested. Langmuir model best described SMX adsorption on PAC-I and led to maximum adsorption capacity of∼131mgg−1 (at 25 ◦C), which was∼4.6 times higher than that observed for CNT. The mechanism of SMX adsorption on PAC-I and CNT was suggested with basis on thermodynamic and extrathermodynamic parameters. The kinetic studies showed the pseudo-second-order model best described SMX adsorption, yielding k2 values of 0.0035 and 0.0016 gmg−1 min−1 for PAC-I and CNT, respectively.Item Adsorção de diclofenaco, estradiol e sulfametoxazol em carvões ativados e nanotubos de carbono : estudos cinéticos e termodinâmicos.(2014) Tonucci, Marina Caldeira; Aquino, Sergio Francisco deNeste 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.Item Adsorption of diclofenac on a magnetic adsorbent based on maghemite : experimental and theoretical studies.(2018) Leone, Victor Oliveira; Pereira, Márcio César; Aquino, Sergio Francisco de; Oliveira, Luiz Carlos Alves de; Corrêa, Silviana; Ramalho, Teodorico de Castro; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Silva, Adilson Cândido daIn the present study, a magnetic adsorbent for diclofenac formed by maghemite (g-Fe2O3) nanoparticles with high saturation magnetization (19.8 emu g 1) and specific area (79 m2 g 1) was synthesized by a one-pot method through the precipitation of Fe2+ ions with NaOH solution followed by rapid oxidation with hydrogen peroxide. The X-ray diffraction and Mo¨ssbauer spectroscopy data confirmed that the adsorbent is formed solely by maghemite. The adsorption equilibrium time for diclofenac (C0 = 500 mg L 1) was reached after 120 min, and the kinetic data were best fitted to the pseudo-first-order model. The adsorption isotherms acquired at five different temperatures showed an increase in the maximum adsorption capacity (261 mg g 1) until 298 K, but at higher temperatures, the maximum adsorption capacity was not increased. The isotherm data were best fitted to the Langmuir and Sips models. Adsorption tests as a function of solution pH showed a decrease in the diclofenac adsorption capacity with increasing solution pH, suggesting that the hydroxyl anions compete with diclofenac molecules for the adsorption sites. Diclofenac adsorption on maghemite was endothermic (67.31 kJ mol 1) and entropically driven (TDadsS1 = 96.33 kJ mol 1). Finally, theoretical calculations and infrared spectroscopy data suggest a physisorption mechanism of diclofenac on the maghemite surface.Item Anaerobic co-digestion of coffee husks and microalgal biomass after thermal hydrolysis.(2018) Passos, Fabiana; Cordeiro, Paulo Henrique de Miranda; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de; Elvira, Sara Isabel PerezResidual coffee husks after seed processing may be better profited if bioconverted into energy through anaerobic digestion. This process may be improved by implementing a pretreatment step and by co-digesting the coffee husks with a more liquid biomass. In this context, this study aimed at evaluating the anaerobic co-digestion of coffee husks with microalgal biomass. For this, both substrates were pretreated separately and in a mixture for attaining 15% of total solids (TS), which was demonstrated to be the minimum solid content for pretreatment of coffee husks. The results showed that the anaerobic co-digestion presented a synergistic effect, leading to 17% higher methane yield compared to the theoretical value of both substrates biodegraded separately. Furthermore, thermal hydrolysis pretreatment increased coffee husks anaerobic biodegradability. For co-digestion trials, the highest values were reached for pretreatment at 120 °C for 60 min, which led to 196 mLCH4/gVS and maximum methane production rate of 0.38 d−1.Item Anaerobic degradation of azo dye Drimaren blue HFRL in UASB reactor in the presence of yeast extract a source of carbon and redox mediator.(2011) Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de Queiroz; Corrêa, Cássia Aparecida RabeloThis paper presents results on anaerobic degradation of the azo dye blue HFRL in a bench scale Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor operated at ambient temperature. The results show that the addition of yeast extract (500 mg/L) increased color removal (P\0.05) from 62 to 93% despite the low chemical oxygen demand (COD) removal (*35%) which happened due to volatile fatty acids (VFA) accumulation. There were no differences in color removal (*91%) when yeast extract (500 mg/L) was used in the presence or absence of glucose, suggesting that yeast extract acted as source of redox mediator (riboflavin) and carbon. The specific rate of dye removal increased along the operational phases and depended on the presence of yeast extract, suggesting progressive biomass acclimatization. Analysis of bacterial diversity by Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (PCR–DGGE) method showed there was biomass selection along the bioreactor operation and no evidence of azo dye degrading bacteria predominance. This strengthens the hypothesis that color removal happens extracellularly by the reduction of azo bond by reduced redox mediators, such as riboflavin, which is present in high amount in the yeast extract.Item Anaerobic digestion of hemicellulose hydrolysate produced after hydrothermal pretreatment of sugarcane bagasse in UASB reactor.(2017) Ribeiro, Fernanda Resende; Passos, Fabiana; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco deIn the context of a sugarcane biorefinery, sugarcane bagasse produced may be pretreated generating a solid and liquid fraction. The solid fractionmay be used for 2G bioethanol production,while the liquid fraction may be used to produce biogas through anaerobic digestion. The aimof this study consisted in evaluating the anaerobic digestion performance of hemicellulose hydrolysate produced after hydrothermal pretreatment of sugarcane bagasse. For this, hydrothermal pretreatmentwas assessed in a continuous upflowanaerobic sludge blanket (UASB) reactor operated at a hydraulic retention time (HRT) of 18.4 h. Process performance was investigated by varying the dilution of sugarcane bagasse hydrolysate with a solution containing xylose and the inlet organic loading rate (OLR). Experimental data showed that an increase in the proportion of hydrolysate in the feed resulted in better process performance for steps using 50% and 100% of real substrate. The best performance condition was achieved when increasing the organic loading rate (OLR) from 1.2 to 2.4 g COD/L·d, with an organic matter removal of 85.7%. During this period, the methane yield estimated by the COD removal would be 270 L CH4/kg COD.Nonetheless,when further increasing the OLR to 4.8 g COD/L·d, the CODremoval decreased to 74%, together with an increase in effluent concentrations of VFA (0.80 g COD/L) and furans (115.3 mg/L), which might have inhibited the process performance. On the whole, the results showed that anaerobic digestion of sugarcane bagasse hydrolysate was feasible and may improve the net energy generation in a bioethanol plant, while enabling utilization of the surplus sugarcane bagasse in a sustainable manner.Item Anaerobic-Aerobic combined system for the biological treatment of azo dye solution using residual yeast.(2018) Menezes, Marina Bahia de; Passos, Fabiana; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de QueirozThis study aimed to investigate the treatment efficiency of a synthetic dye solution in an anaerobic‐aerobic combined reactor system, using pretreated residual yeast as a nutrient source and redox mediator. The applicability of the residual yeast as a nutrient source was firstly evaluated in anaerobic batch tests. Subsequently, two continuous bench‐scale treatment settings were studied: (1) an Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor followed by an activated sludge system and, (2) a UASB reactor followed by a shallow polishing pond. The two system configurations were fed with a synthetic azo dye solution of Yellow Gold Remazol (50 mg/L) and pretreated residual yeast (350 mg/L). According to the results, the UASB/shallow polishing pond‐combined reactor attained the best values of chemical oxygen demand (COD) (85%) and dye removal (23%).Item 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, GislaineA 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.Item Análise de ciclo de vida de processos de digestão anaeróbia da cama de aviário.(2022) Carneiro, Gabriel Neme Barbosa Veisac; Aquino, Sergio Francisco de; Herrera Adarme, Oscar Fernando; Aquino, Sergio Francisco de; Volpi, Maria Paula Cardeal; Baeta, Bruno Eduardo LoboO presente trabalho buscou analisar o ciclo de vida de processos de digestão anaeróbia (DA) de cama de aviário (CA) com e sem seu prévio pré-tratamento térmico de forma a comparar com a técnica de manejo comumente utilizada (descarte no solo) para este resíduo. Para tanto foram avaliadas, por meio do método ReCiPe Midpoint (H) as categorias de impacto ambiental emissões de gases de efeito estufa, eutrofização e acidificação do solo. Foram construídos, a partir de dados primários fornecidos por empresa parceira, inventários de ciclo de vida para três formas de manejo do resíduo avícola: i) descarte da CA in natura no solo (C1), ii) DA da CA in natura (C2) e iii) pré-tratamento da CA antes de sua DA (C3). Também foram utilizados dados de DA de CA otimizados por Paranhos (2021), que empregou CA mais estabilizada (coletada após seis ciclos produtivos de aves – (CA-6U)) empregada para os cálculos das três formas de manejo propostas e correspondente à realidade do cenário avícola brasileiro; e por Oliveira (2022) que empregou CA sintética e fresca (mistura de palha de arroz + excretas na proporção de 1:5), simulando o cenário de remoção e disposição da cama após um único ciclo produtivo de aves (CA-1U), que foi utilizada para os cenários de manejo C2 e C3 propostos. Os resultados obtidos indicam que o descarte da cama de aviário in natura diretamente no solo (cenário C1) levaria à emissão de gases de efeito estufa na proporção de 187,5 T CO2eq/T CA para ambas as amostras de CA (estabilizada ou fresca) quando desconsideradas as emissões de amônia. No cenário C2 as emissões são menores, e estimadas em 131,25 T CO2eq/T CA para a cama mais estabilizada (removida após 6 ciclos produtivos) e 131,35 T CO2eq/T CA para a cama fresca (removida após 1 ciclo produtivo). Por sua vez, no cenário C3, em que se emprega a DA da CA após seu pré-tratamento hidrotérmico estima-se emissões de 131,38 T CO2eq/T CA para a cama estabilizada e de 131,59 T CO2eq/T CA para a cama fresca. Percebe-se, portanto, redução média de 30% nas emissões de GEE’s dos cenários C2 e C3 em relação ao cenário base. Diante da realidade avícola brasileira comparou-se também a energia térmica produzida nos cenários C2 e C3 em substituição a lenha utilizada pela empresa parceira no conforto térmico das aves. Estima-se que a geração de energia térmica a partir da queima do metano gerado na DA da CA estabilizada pode substituir 48% da lenha no cenário C2 ao passo que no cenário C3, além de substituir toda a lenha consumida, o metano adicional produzido na DA da CA pré-tratada termicamente geraria um excedente de 120%. Com relação aos potenciais de acidificação e eutrofização estima-se que para o cenário C1, considerando a cama mais estabilizada, as emissões são elevadas (1989,12 KgeqSO2/Ton CA e 794,64 KgeqPO4 3-/Ton CA, respectivamente) ao se comparar com os percentuais de redução obtidos para os cenários C2 e C3 que foram de mesma magnitude (98,4% e 99,2%). Conclui-se portanto que a digestão anaeróbia da CA in natura, ou seja, sem pré-tratamento térmico, como melhor alternativa dos pontos de vista técnico e ambiental.Item Analysis of tylosin in poultry litter by HPLC-UV and HPLC-MS/MS after LTPE.(2020) Paranhos, Aline Gomes de Oliveira; Pereira, Andressa Rezende; Fonseca, Isadora Chagas da; Sanson, Ananda Lima; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Aquino, Sergio Francisco deThe growing demand for chicken meat in Brazil encourages poultry producers to invest in antibiotics as growth promoters to ensure the quality of their products. Among these, the antibiotic tylosin is a widely used growth promoter that assists in the treatment of necrotic enteritis. Antibiotics usually are not totally metabolised and may be excreted in its original form, thereby contaminating different environmental compartments and may induce microbial resistance. Therefore, analyses of such contaminants in different matrices are important to perform risk assessments and this often depends on the development of extraction methods to allow the quantification of the substance at low concentrations. This work presents a simple and cheap methodology which employs low-temperature partitioning extraction (LTPE) for the analysis of tylosin in poultry litter samples by HPLC-UV and HPLC-MS/MS. The analytical method developed was validated according to Brazilian regulating agencies (ANVISA and MAPA) and resulted in method detection (LDM) and quantification (LQM) limits of 6.32 μg.kg−1 and 21.12 μg.kg−1, respectively. The analysis of the waste from a chicken broiler company, located in Minas Gerais, confirmed the adequacy of the method, since it detected tylosin at average concentrations of 135.22 μg.kg−1 and 264.92 μg.kg−1 in poultry litter from sheds containing birds in the rearing and production phase, respectively.Item 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 QueirozO 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.Item Aplicação de princípios de bioenergética no cálculo da estequiometria de reações biológicas em processos de tratamento de águas residuárias.(2010) Benetti, Antônio D.; Aquino, Sergio Francisco deO tratamento biológico de águas residuárias é realizado por microrganismos que utilizam determinado substrato para obtenção de energia e crescimento celular através de reações de oxidação-redução e fermentação. Esses mecanismos podem ser expressos por meio de reações estequiométricas desenvolvidas a partir de princípios da termodinâmica. As reações são dependentes dos compostos doadores e aceptores de elétrons. As equações balanceadas resultantes permitem estimar as necessidades de nutrientes, a variação de pH/alcalinidade, a produção de biomassa e gases e o coeficiente de produção celular associados aos sistemas biológicos de tratamento. Esta nota técnica descreveu a metodologia para cálculo estequiométrico de reações bioquímicas usando princípios de bioenergética, apresentando exemplos para diferentes substratos e aceptores de elétrons.Item Application of cellulose-immobilized riboflavin as a redox mediator for anaerobic degradation of a model azo dye Remazol Golden Yellow RNL.(2015) Martins, Luide Rodrigo; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Aquino, Sergio Francisco de; Gil, Laurent FrédéricThis study described the anaerobic degradation of the azo dye Remazol Golden Yellow RNL (RGY-RNL) using cellulose-immobilized riboflavin (MC 3) as the redox mediator. This new solid support containing immobilized riboflavin was synthesized from succinylated mercerized cellulose, and was characterized by elemental analysis, FTIR, and solid-state 13C NMR. MC 3 was resistant to pH 2–9, and anaerobic degradation of RGY-RNL using MC 3 in the presence of anaerobic sludge yielded a zero order degradation rate constant (k0,obs) equal to 0.189 mg/L h, which was 56% better than experiments carried out without a redox mediator. Color removal efficiency after 48 h of degradation averaged 89.4% in experiments with MC 3 and 72% without the addition of a redox mediator. These results showed that MC 3 can be used to immobilize redox mediators, allowing reduction of wastewater treatment costsItem Application of residual yeast as a source of redox mediators for the anaerobic decolorization of a model azo dye.(2016) Victral, Davi Madureira; Aquino, Sergio Francisco de; Silva, Silvana de Queiroz; Baeta, Bruno Eduardo LoboThis work investigated the anaerobic degradation of the model azo dye Remazol Yellow Gold RNL in batch reactors using discharged residual yeast as the source of redox mediators (RM). Two yeast lysis methods (mechanical lysis and sonication) were tested and optimized to produce a riboflavin-rich yeast lysate. The reactors were operated at 25 oC for 48 hours, evaluating the effect of external carbon source (glucose) and RM (from residual yeast lysate and commercial yeast extract) addition. The results showed that color removal efficiencies for the batch reactors fed with commercial yeast extract reached 90%, whereas those fed with discharged yeast lysate reached 80% (sonication) and 73% (mechanical lysis). These values were statistically higher when compared to reactors operating without RM (48 to 66%), demonstrating that yeast extract enhances azo dye degradation in anaerobic conditions and that the residual yeast is a cheap and alternative source of carbon and of the RM riboflavin.Item 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 AlbisEste 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.Item Assessment of conventional full-scale treatment for the removal of endocrine disruptors and pharmaceuticals present in the Tibagi river -Paraná state, Brazil-.(2021) Fazolo, Ajadir; Batista, Lígia Flávia Antunes; Nonaka, Fernanda Martins; Sanson, Ananda Lima; Alves, Mariana Corrêa Pessato; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Aquino, Sergio Francisco deThe concentrations of 25 pharmaceuticals and endocrine disruptors were monitored in the water coming from the Tibagi River (State of Paraná, Brazil) and in a conventional water treatment plant over 13 sampling campaigns. In raw water, only 3 compounds (bisphenol A, dexamethasone and losartan) were detected with high frequency (>75%) and 4 drugs (estradiol, diclofenac, loratadine and naproxen) were found with moderate frequency (between 30 and 70%). In addition, 7 micropollutants (paracetamol, ethinylestradiol, caffeine, propanolol, diltiazem, benzafibrate and promethazine) were not detected in any of the samples analyzed and 11 other compounds were quantified at low frequency (up to 25%). The conventional treatment process employed at WTP- Jataizinho has proven to be very efficient in removing dexamethasone (∼99%), moderately efficient in reducing bisphenol A (∼47%) concentration and inefficient in removing losartan (∼22%) and loratadine (not removed). The greatest removals were observed during the water clarification stage using aluminum sulfate as coagulant. In general, the dry and rainy seasons did not influence the concentrations of pharmaceuticals and endocrine disruptors in raw water. In terms of the 5 most prevalent micropollutants in treated water (bisphenol A, losartan, dexamethasone, loratadine and naproxen), the human health risk associated with ingesting contaminated water was assessed and considered negligible.Item 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 deNeste 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.Item Avaliação da biodegradabilidade anaeróbia de lixiviados de aterro sanitários.(2008) Moravia, Míriam Cristina Santos Amaral; Ferreira, Cynthia Fantoni Alves; Lange, Liséte Celina; Aquino, Sergio Francisco deOs objetivos deste artigo foram investigar as condições ambientais e operacionais favoráveis ao desenvolvimento do teste de biodegradabilidade anaeróbia para lixiviados de aterro sanitário. As condições avaliadas foram a relação alimento/microrganismo (A/M), aclimatação do lodo, e toxicidade devido à alta concentração de amônia. Os resultados indicaram que a relação A/M equivalente a 0,45 apresentou-se como a mais favorável à realização do teste, e que o lodo empregado apresentou boa capacidade de adaptação ao lixiviado, não demandando aclimatação prévia. O lixiviado em questão apresentou relativamente baixa biodegradabilidade anaeróbia, associado aos resultados de estudos de biodegradabilidade aeróbia anteriores que sugerem que uma significativa fração de matéria orgânica é refratária mesmo ao metabolismo aeróbio,indica que o tratamento físico-químico deve ser utilizado como forma de pré ou pós-tratamento.Item 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 deO 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.Item 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 deNo 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.