Navegando por Autor "Rodrigues, Isabel Cristina Braga"
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Item Biolixiviação da bornita, esfalerita e calcopirita em soluções de NaCl por Sulfolobus acidocaldarius.(2023) Martins, Flavio Luiz; Leão, Versiane Albis; Leão, Versiane Albis; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Donati, Edgardo Rubén; Silva, Ruberlan Gomes da; Oliveira, Víctor de Andrade AlvarengaO aumento no consumo de metais e o declínio nos teores dos minérios, juntamente com a aplicação de princípios de sustentabilidade na indústria mineral, resultam na necessidade de processar minérios complexos e de baixo teor e resíduos de mineração, aplicando-se tecnologias ambientalmente corretas. Entre os minerais de cobre, a calcopirita é o mais abundante; no entanto, seu processamento hidrometalúrgico ainda é um desafio devido à estabilidade desse sulfeto em soluções aquosas. A bornita também é um importante mineral de cobre, comumente encontrado em associação com outros sulfetos secundários. No caso do zinco, sua extração ocorre principalmente pelo processamento da esfalerita pela rota ustulação-lixiviaçãoeletrólise. A biolixiviação é uma biotecnologia estabelecida que pode ser empregada de forma econômica na extração de metais, com baixo impacto ambiental. Sistemas de biolixiviação da calcopirita, no entanto, apresentam uma cinética lenta de dissolução do sulfeto, com baixas recuperações do cobre, principalmente se conduzidas com microrganismos mesófilos. Esse comportamento da calcopirita é descrito por um fenômeno conhecido como passivação, e diversas abordagens têm sido conduzidas com o objetivo de superar este problema, entre elas o uso de reagentes como o cloreto de sódio. Além disso, a adição de cloreto na (bio)lixiviação tem sido incentivada, não somente pela diminuição da passivação da calcopirita, como também pela possibilidade de aplicação da água do mar em processos hidrometalúrgicos, principalmente nas regiões onde há escassez de água doce. Portanto, a presente tese teve como objetivo investigar o uso da arqueia termófila extrema Sulfolobus acidocaldarius na biolixiviação da calcopirita, bornita e esfalerita na presença de 1,0 mol/L de cloreto, 2,5% de densidade de polpa e a 70ºC. A literatura tem demonstrado boas extrações de cobre por arqueias termófilas, mas o uso de cloreto é um desafio porque a maioria dos microorganismos de biolixiviação não crescem nas concentrações de cloreto necessárias para a dissolução da calcopirita. Além disso, a combinação entre termófilas extremos e cloreto ainda não foi aplicada a outros sulfetos e minérios de baixo teor. Nesse sentido, a presente tese abordou, também, a aplicação de diferentes concentrações de NaCl (0,25mol/L-1,0 mol/L) na biolixiviação de dois minérios calcopiríticos, com teores de 0,34% Cu (CO1) e 1,79% Cu (CO2). No caso da amostra de CO1, a maior extração de cobre (80%), entre os experimentos bióticos, foi obtida no ensaio com 1,0 mol/L NaCl. Com a amostra de CO2, a extração de cobre foi de ~ 83% para os experimentos abióticos realizados em todas as concentrações de cloreto investigadas e para os experimentos bióticos, conduzidos com 0,25mol/L e 0,50mol/L NaCl. A maior extração de cobre (98%), para a amostra de CO2, foi obtida no experimento contendo microrganismo e 1,0 mol/L NaCl, com 80% de cobre já dissolvido no terceiro dia de experimento. Nos experimentos de biolixiviação com os concentrados de calcopirita, bornita e esfalerita, na presença de 1,0 mol/L de cloreto, os resultados apresentaram um comportamento diferente dependendo da natureza do mineral. No caso da calcopirita, foi observada uma recuperação de 90% do cobre no experimento biótico com NaCl, que foi reduzida para 60% no experimento realizado na ausência da arqueia. Para a bornita, os experimentos com cloreto mostraram extrações de 84% e 77% de cobre na presença, e na ausência de microrganismos, respectivamente. Na ausência de cloreto, no entanto, a dissolução da bornita foi lenta e a extração de cobre foi baixa, ~35%, independentemente da presença do microrganismo. Por outro lado, a esfalerita não apresentou alta extração de zinco durante a biolixiviação por Sulfolobus acidocaldarius tanto na presença quanto na ausência de cloreto. A maior recuperação de zinco (~ 35%) foi observada no experimento biótico e na ausência de NaCl. Na presença de cloreto, uma extração de 20% de zinco foi alcançada no experimento biótico. Por fim, os mecanismos de biolixiviação dos três sulfetos investigados nas condições aplicadas na presente tese são diferentes devido à lenta taxa de oxidação do íon ferroso pela arqueia Sulfolobus acidocaldarius. A baixa capacidade deste microrganismo em produzir íon férrico foi prejudicial para a dissolução da esfalerita, mesmo na presença de cloreto, uma vez que a dissolução desse sulfeto só é favorecida em altas concentrações de íon férrico. No entanto, a biolixiviação da calcopirita é aumentada em valores de Eh mais baixos (na faixa de 350mV-450mV), pois a passivação é reduzida nessa faixa de Eh. Os resultados das análises de MEV-EDS e DRX mostraram grãos de esfalerita praticamente não reagidos, em todas as condições investigadas, enquanto enxofre elementar e jarosita foram identificados como produtos da biolixiviação da calcopirita na presença de cloreto. Além disso, a bornita foi transformada em novas fases sulfetadas de cobre (CuS e Cu3FeS4) no experimento abiótico com cloreto, mas nenhuma fase portadora de cobre foi identificada no resíduo do experimento biótico com o ânion. Portanto, a lenta capacidade da cepa de S. acidocaldarius em oxidar o íon ferroso resultou em baixos valores de Eh nos sistemas (< 450 mV), o que aumentou a dissolução da calcopirita e bornita na presença de cloreto, mas não permitiu altas recuperações de zinco da esfalerita.Item Biolixiviação da calcopirita utilizando microorganismos termófilos extremos na presença de íons cloreto.(2015) Martins, Flávio Luiz; Leão, Versiane Albis; Leão, Versiane Albis; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Monte, Marina Bezerra MelloA calcopirita é o sulfeto de cobre mais abundante que existe, sendo o processo de extração do metal a partir desse mineral realizado principalmente via processos pirometalúrgicos. Rotas hidrometalúrgicas, têm sido desenvolvidas e investigadas, porém devido a passivação, a lixiviação da calcopirita apresenta cinética lenta e baixos percentuais de extração, o que oferece baixa recuperação do metal. Dentro desse contexto a biohidrometalurgia, que utiliza micro-organismos para auxiliar no processo de dissolução dos sulfetos metálicos, tem ganhado cada vez mais espaço. Uma vez que, a passivação diminui com o aumento da temperatura, pesquisadores se interessaram em usar arqueias termófilas extremas para aumentar a taxa de dissolução da calcopirita. Além disso, um aumento na velocidade de lixiviação da calcopirita pode ser alcançado através da utilização de íons cloreto. Neste trabalho, foi estudada a influência de 0,25mol/L, 0,50mol/L e 1,0mol/L de cloreto de sódio e dos pH 1,50, 1,80 e 2,10 na biolixiviação da calcopirita utilizando micro-organismos termófilos extremos. Os resultados indicaram que o cloreto tem um efeito positivo no sistema de biolixiviação sendo possível alcançar 100% de extração de cobre na condição 1,0mol/L e pH 1,50. Para o pH 2,10, nesta mesma concentração de cloreto, a extração de cobre cai para cerca de 85%. No sistema onde havia presença de 1,0mol/L de cloreto de sódio, porém na ausência de micro-organismo, a extração de cobre foi cerca de 55%. Resultados da caracterização dos resíduos por Raman detectaram enxofre elementar no quinto dia de experimento, sendo que ao final dos quatorze dias de experimento jarosita e enxofre elementar estavam presentes nos resíduos dos ensaios contendo Sulfolobus acidocaldarius e 1,0mol/L de cloreto de sódio. Logo, a presença de jarosita e enxofre elementar nestas condições experimentais não foi responsável pela passivação da calcopirita.Item Estudo multivariado da lixiviação ácida de ítrio presente em placas de circuito impresso.(2021) Gomes, Rodrigo Ferreira; Leão, Versiane Albis; Leão, Versiane Albis; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Sicupira, Dalila ChavesA crescente demanda por metais, aliada à escassez de recursos minerais obtidos de fontes primárias, bem como as dificuldades inerentes do descarte adequado de resíduos metálicos tornam essencial o desenvolvimento de estratégias de reciclagem baseadas nos princípios da Economia Circular (EC), pelos quais os recursos deixam de ser apenas extraídos, processados, utilizados e descartados e passam a ser reaproveitados em um novo ciclo econômico. Nesse sentido, a reciclagem de Placas de Circuito Impresso (PCI) é de grande interesse cientifico e econômico devido à presença de elementos de alto valor, tais como os metais nobres e os Elementos Terras Raras (ETR). Diante disso, a presente dissertação investigou a lixiviação de ítrio presente em PCI, pelos os ácidos clorídrico, sulfúrico e nítrico. Para isso, a amostra inicial, proveniente da coleta de 100 unidades de PCI, previamente cominuídas, foi homogeneizada e quarteada, até que fossem obtidas frações adequadas à realização dos ensaios de caracterização física e química e também de lixiviação. A classificação granulométrica, por peneiramento a úmido, revelou que aproximadamente 90% das partículas apresentaram tamanho inferior a 1mm. Por intermédio da técnica de MEV-EDS, foi possível identificar partículas de cobre puro, ligas estanho-chumbo, fibras de vidro e retardadores de chama nas amostras de PCI. A análise por difratometria de raios-X confirmou a presença de cobre metálico e evidenciou a existência de grandes quantidades de materiais amorfos. No que se refere à caracterização química por ICP-OES, foram determinados os elementos: Cu (26,49%), Ca (5,04%), Al (1,85%), Pb (1,63%), S (0,43%), Fe (0,14%), Ni (0,12%), Mg (0,11%), bem como outros elementos químicos em teores inferiores a 0,1%. Adicionalmente, foram determinados os teores dos metais nobres Ag (604,45ppm) e Au (241,06ppm), além dos ETR Nd (22,25ppm), La (9,85ppm), Y (9,78ppm), Ce (6,84ppm), Dy (5,50ppm) e Ho (5,12ppm). Com o intuito de otimizar as condições de lixiviação do ítrio, foram empregados planejamentos experimentais multivariados, em duas etapas. Os resultados obtidos na etapa de triagem mostraram que a lixiviação com ácido sulfúrico não resultou em extração de ítrio satisfatória, sendo o maior valor igual a 36,43%. Para os ácidos nítrico e clorídrico, foram obtidos rendimentos de lixiviação superiores a 60% e as variáveis (i) tempo, (ii) densidade de polpa e (iii) concentração de ácido se mostraram significativas nos níveis estudados. No entanto, o ácido clorídrico foi considerado o melhor agente lixiviante, uma vez que o alto potencial de oxidação do ácido nítrico favorece a lixiviação de outros metais presentes em elevados teores na amostra de PCI. As condições ótimas para a lixiviação de ítrio presente nas PCI, empregando ácido clorídrico como agente lixiviante, foram determinadas na etapa de metodologia de superfície de resposta, por meio de um Planejamento Composto Central (CCD) esférico, sendo elas: (i) tempo de 300 minutos, (ii) densidade de polpa de 120g.L-1 e (iii) concentração de ácido de 1,5mol.L-1 , que resultaram na extração de 98,92% de ítrio, associada a dissoluções insignificantes de cobre (0,028%), ouro (0,62%) e prata (2,33%).Item Implications of volatile fatty acid profile on the metabolic pathway during continuous sulfate reduction.(2012) Bertolino, Sueli Moura; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Cota, Renata Guerra de Sá; Aquino, Sergio Francisco de; Leão, Versiane AlbisVolatile fatty acid (VFA) profile is an important parameter in anaerobic reactors because it enables the assessment of metabolic pathways. Volatile fatty acids were monitored during sulfate reduction in a UASB (upflow anaerobic sludge blanket) reactor treating 2 g/L sulfate concentration and with the organic loading increasing from 3.5 kg COD/m3 d to 5.9 kg COD/m3 d, for a 1-day residence time. In the absence of recirculation, the best outcome (65% reduction) was noticed with the lowest organic loading (3.55 kg/m3 d). When recirculation was applied, sulfate reduction yields increased to 89%, corresponding to a sulfate removal rate of 1.94 kg SO4 2_/m3 d. The reactor performance was discussed in relation to microbial diversity and metabolic pathways. At high organic loading, two metabolic pathways account for lactate degradation: (i) lactate is oxidized to acetate and carbon dioxide by the incomplete-oxidizer SRB (sulfate-reducing bacteria) Desulfomonas, Desulfovibrio, Desulfolobus, Desulfobulbus and Desulfotomaculum spp.; (ii) lactate is converted to acetate by fermenting bacteria such as Clostridium sp. High propionate concentrations imply that there are low sulfate reduction efficiencies.Item Inativação de Escherichia coli em sistemas microalga bactéria.(2023) Silva, Ludymyla Marcelle Lima; Santiago, Aníbal da Fonseca; Lanna, Maria Célia da Silva; Santiago, Aníbal da Fonseca; Lanna, Maria Célia da Silva; Machado, Marina de Medeiros; Silva, Silvana de Queiroz; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Oliveira Júnior, Ênio Nazaré de; Reis, Alberto José Delgado dosEsta pesquisa foi sobre o tema de inativação de Escherichia coli em sistemas microalgas bactérias, que é um sistema simplificado de tratamento de água residuária e de produção de biomassa algal. Tal biomassa pode ser utilizada para diferentes fins, dentre eles a geração de bioenergia. A avaliação do sistema focou nos fatores que influenciam no processo de inativação e a alteração da concentração final de E. coli afluente aos sistemas microalgas bactérias. Diodos emissores de luz sem a emissão de radiação ultravioleta foram a fonte de iluminação nas diferentes etapas da pesquisa. Na primeira etapa da pesquisa foi utilizada água residuária sintética e foram avaliadas diferentes condições de iluminação. O experimento permitiu verificar que sob níveis de radiação fotossintética ativa (PAR) houve inativação de E. coli e que a mesma não ocorreu devido à falta de nutrientes. Na segunda etapa da pesquisa os sistemas microalgas bactérias foram utilizados como pós-tratamento do efluente de um reator anaeróbico de fluxo ascendente (UASB), o qual é amplamente aplicado em países em desenvolvimento, uma vez que se trata de uma opção operacionalmente simples e barata. O experimento em escala de laboratório avaliou a influência do pH, oxigênio e ação das microalgas no processo de inativação. Foi possível concluir que as microalgas desempenham um papel de destaque no processo de inativação de E. coli. Na terceira etapa foi utilizado um sistema microalga bactéria ensaiado em uma lagoa de alta taxa piloto. Avaliou-se a formação de espécies reativas de oxigênio intracelular das microalgas e constatou-se que estas estão relacionados ao processo de inativação de E. coli. O mecanismo de desinfecção nos sistemas microalgas bactérias é um processo complexo com múltiplas etapas atuando simultaneamente que resultam na inativação dos microrganismos.Item Métodos moleculares aplicados a biotecnologias relacionadas ao ciclo do enxofre.(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Leão, Versiane AlbisUm dos focos deste trabalho foi determinar a técnica molecular mais apropriada para determinar a comunidade microbiana formada por bactérias redutoras de sulfato (BRS) e fermentadoras, presentes em reatores anaeróbios do tipo UASB e de leito fluidizado, tratando efluente rico em sulfato. Além disso, aplicar a mesma metodologia para confirmar as espécies microbianas presentes em colunas de biolixiviação. Inicialmente, foi extraído DNA genômico representativo das várias condições de operação dos reatores e a seguir, gerados amplicons utilizando primers gênero específicos, para posterior clonagem e sequenciamento. A diversidade foi investigada utilizando as técnicas de RFLP, BOX-PCR e PCR-DGGE e, para a quantificação bacteriana, método de PCR quantitativo (qPCR). Os resultados, para o reator UASB, sugeriram a presença dos gêneros Desulfomonas, Desulfobulbus ou Desulfobacter, indicando a presença de BRS que oxidam incompletamente o substrato orgânico a acetato e do gênero Clostridium responsável pela fermentação do lactato a propionato. A recirculação do efluente neste reator favoreceu a predominância de Desulfobulbus, gênero de BRS que utiliza o propionato na redução de sulfato. No reator de leito fluidizado, observou-se que mudanças na relação DQO/SO4 2- não inibiram o crescimento de bactérias do gênero Clostridium, entretanto houve uma alteração na população de BRS, sugerindo a presença de Desulfotomaculum e Desulfomicrobium. Além disso, a troca de lactato por glicerol não afetou o crescimento do micro-organismos do gênero Clostridium. As análises de RFLP, BOX-PCR e PCR-DGGE mostraram uma grande diversidade microbiana presente em ambos os reatores de redução de sulfato, que pode afetar a eficiência do processo. A avaliação dos micro-organismos presentes em colunas de biolixiviação envolveu a metodologia de PCR utilizando primers específicos, RFLP e PCR-DGGE. Estes sistemas mostram ecologia bastante simples e baixa diversidade. Para as colunas a 35ºC, predominou o gênero Acidithiobacillus e para as colunas a 50ºC, o gênero Sulfobacillus. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que as metodologias de BOX-PCR e PCR-DGGE são ideais para um estudo longitudinal de reatores anaeróbios de redução de sulfato e colunas de biolixiviação e que, devido à similaridade evolutiva entre as espécies de BRS, a clonagem dos produtos de PCR permite uma melhor análise dos dados, sendo a melhor estratégia.Item Otimização de parâmetros de construção e operação de células de energia microbiana aplicadas à remoção de sulfato.(2021) Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Leão, Versiane Albis; Leão, Versiane Albis; Lobo, Fernanda Leite; Sancinetti, Giselle Patrícia; Nucci, Edson Romano; Teixeira, Mônica CristinaA tecnologia das células de energia microbiana (CEM) explora a capacidade de alguns microorganismos transferirem os elétrons produzidos durante a oxidação da matéria orgânica para um anodo, na forma de uma célula eletroquímica. Nesta tese foram estudadas CEM visando a remoção de sulfato e concomitante geração de potencial elétrico e remoção de DQO. O foco principal do trabalho foi estudar o impacto dos seguintes parâmetros de engenharia, nas respostas citadas: (i) utilização de carvão de ossos como material de preenchimento da câmara anódica; (ii) tipo de fonte de carbono; (iii) relação DQO/SO4 2- e (iv) tipo de membrana separadora. A utilização do carvão de ossos e o tipo de fonte de carbono foram inicialmente estudados em uma etapa de triagem utilizando o planejamento fatorial completo 22. Nesta etapa, a utilização de lactato como fonte de carbono gerou uma densidade de potência média de 13,3 mW m-3 (com ou sem carvão na câmara anódica), enquanto com lactose, a CEM com carvão atingiu 5,6 mW m-3 e a CEM sem carvão não ultrapassou 0,8 mW m-3 durante todo o ensaio. No caso da remoção de DQO e SO4 2-, as CEM com carvão também mostraram os melhores resultados, com destaque para a lactose como fonte de carbono, alcançando 95% de remoção de DQO e 90% de remoção de SO4 2-. Em seguida, diferentes membranas separadoras foram testadas e, neste caso, foi aplicada análise de componentes principais (PCA), a qual indicou que as maiores contribuições para a geração de potencial foram referentes às membranas de microfiltração e látex, ambas atingindo 26,7 mW m-3. Definida a utilização do carvão de ossos na câmara anódica e a lactose como fonte de carbono, seguiu-se à otimização da massa de carvão utilizada e da relação DQO/SO4 2- para as respostas (i) geração de potencial elétrico; (ii) remoção de DQO e (iii) remoção de SO4 2-. A etapa de otimização foi aplicada para ambas as construções (membrana de microfiltração e látex) e foi utilizada a metodologia da superfície de respostas com planejamento Doehlert. As análises estatísticas mostraram que é possível aumentar a densidade de potência volumétrica em até 42% em relação à triagem e atingir remoções de sulfato acima de 1400 mg L-1 (70%), em CEM com membrana de microfiltração. E no caso da CEM com membrana de látex, houve um incremento de 20% na densidade de potência volumétrica e a remoção de sulfato chegou a 1800 mg L-1 (90%) No entanto, a remoção de DQO não foi otimizada, em ambos os casos, mas alcançou remoções da ordem de 70%. A partir das condições otimizadas, foi feita a determinação dos ácidos graxos voláteis sendo proposto um mecanismo preliminar para a degradação da lactose e interação entre a remoção de sulfato e a geração de eletricidade. A glicose oriunda da lactose é fermentada a butirato e este é consumido na redução de sulfato, gerando acetato que é utilizado preferencialmente pelos micro-organismos eletrogênicos. Esse processo foi incialmente acompanhado da elevação nos potenciais elétricos. Esta observação sugere que a presença de BRS homoacetogênicas em CEM é fundamental para a geração do acetato usado na eletrogênese. Por fim, o efluente das CEM foi utilizado para precipitar arsênio, sendo alcançado 80% de remoção deste metaloide. Esta tese mostrou a versatilidade dos sistemas bioeletroquímicos, em especial das células de energia microbianas no tratamento de efluentes complexos concomitante à geração direta de eletricidade.Item Producing electrical energy in microbial fuel cells based on sulphate reduction : a review.(2020) Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Leão, Versiane AlbisCombination of the treatment of effluents with high organic loads and the production of electricity is the driving forces stimulating the development of microbial fuel cells (MFC). The increase in electricity production in MFCs requires not only the optimization of the operational parameters but also the inhibition of the metabolic pathways, which compete with electricity production, such as methanogenesis. The presence of both sulphate and sulphide ions in conventional anaerobic reactors hampers the growth of methanogenic archaea and justifies the use of sulphate and therefore sulphate-reducing bacteria (SRB) in the anodic half-cell of MFC. Most importantly, the literature on the subject reveals that SRB are able to directly transfer electrons to solid electrodes, enabling the production of electrical energy. This technology is versatile because it associates the removal of both sulphate and the chemical oxygen demand (COD) with the production of electricity. Therefore, the current work revises the main aspects related to the inoculation of MFC with SRB focusing on (i) the microbial interactions in the anodic chamber, (ii) the electron transfer pathways to the solid anode, and also (iii) the sulphate and COD removal yields along with the electricity production efficiencies.Item The effects of fluoride and aluminum ions on ferrous-iron oxidation and copper sulfide bioleaching with Sulfobacillus thermosulfidooxidans.(2012) Veloso, Tácia Costa; Sicupira, Lazaro Chaves; Rodrigues, Isabel Cristina Braga; Silva, Larissa A. M.; Leão, Versiane AlbisMicroorganisms that grow at high temperatures can improve Fe(II) bio-oxidation and thereby its technological applications, such as bioleaching and H2S removal. Conversely, elements present in industrial growth media, such as fluoride, can inhibit bacterial growth and iron bio-oxidation. In this work, the influence of fluoride on the kinetics of ferrous-iron bio-oxidation with Sulfobacillus thermosulfidooxidans was investigated. The effects of fluoride concentrations (0–0.5 mmol L−1) on both iron oxidation and bacterial growth rates were assessed. In addition, the effect of the addition of aluminum, which was intended to complex free fluoride and reduce the concentration of HF through the formation of aluminum–fluoride complexes, was also investigated. The results show that 0.5 mmol L−1 NaF completely inhibited bacterial growth within 60 h. Nevertheless, fluoride toxicity to S. thermosulfidooxidans was minimized by control of the aluminum–fluoride ratio in the system because, at a 2:1 aluminum–fluoride molar ratio, bacterial growth was similar to that observed in the absence of fluoride ions. Despite a slower bacterial growth rate, fluoride concentrations less than the inhibitory concentration increased the Fe(II) oxidation rate. Successful copper bioleaching (80–100%) from fluoride-containing sulfide ores (1% total fluoride) was demonstrated in the presence of aluminum.