Navegando por Autor "Silva, Ludymyla Marcelle Lima"

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Avaliação de fotobiorreatores iluminados por diodos emissores de luz para o tratamento de efluentes domésticos.
(2016) Silva, Ludymyla Marcelle Lima; Santiago, Aníbal da Fonseca; Calijuri, Maria Lúcia; Silva, Silvana de Queiroz; Silva, Gilmare Antônia da
O aumento da população resulta no aumento do volume de efluentes domésticos, que têm em sua composição: água, matéria orgânica, nutrientes e patógenos. Entre os nutrientes encontrados nos efluentes, o nitrogênio e fósforo são de importância fundamental, porque são essenciais para o crescimento dos seres vivos. Mas o lançamento deles em corpos de água podem desencadear o fenômeno da eutrofização. Diante disso, esses nutrientes devem ser removidos dos efluentes, assim como a matéria orgânica, para evitar impactos ambientais negativos. As microalgas podem ser utilizadas para remover e recuperar nitrogênio e fósforo a partir dos efluentes. Estes microrganismos podem ser cultivados em sistemas abertos, tais como em lagoas de alta taxa ou em fotobiorreatores, que têm a vantagem de uma maior produção de biomassa. A iluminação dos fotobiorreatores poder ser com a luz do sol, ou com iluminação artificial. Esta última tem a vantagem de poder selecionar um intervalo específico de comprimento de onda que promove o melhor crescimento das microalgas, ou a remoção de um determinado poluente. O uso dos diodos emissores de luz (LEDs) são uma alternativa para este tipo de iluminação, pois apresentam baixo consumo de energia, baixa geração de calor e alta durabilidade. Além disso, eles são livres de substâncias tóxicas, como o mercúrio. O uso de fotobiorreatores com microalgas e iluminados por LEDs é apresentado como uma tecnologia que pode ser viável, uma vez que estes sistemas podem ter baixos custos operacionais, operação simples e produzir biomassa de algas que pode ser convertidos em novos produtos, como biofertilizantes e biocombustíveis. A partir disso, o objetivo deste estudo foi avaliar a remoção de nitrogênio, fósforo, matéria orgânica e Escherichia coli de efluentes domésticos em fotobiorreatores de microalgas iluminados por LEDs com diferentes comprimentos de onda (cores) e fluxos luminosos. Foi utilizado o planejamento estatístico multivariado, e a partir de um número reduzido de experimentos foi possível chegar a uma condição ótima para a operação dos fotobiorreatores. Os fotobiorreatores com o LED na cor azul foram os que promoveram melhores resultados para a remoção de nitrogênio (96,34%), fósforo (43,54%), matéria orgânica (91%) e Escherichia coli (5,06 unidades logarítmicas). A LED na cor vermelha foi o que produziu maior crescimento de biomassa.
Inactivation of Escherichia coli in photobioreactors with microalgae and illuminated by light emitting diodes.
(2022) Silva, Ludymyla Marcelle Lima; Santiago, Aníbal da Fonseca; Silva, Gilmare Antônia da; Lima, Lívia Bastos de; Amaral, L. P.; Nascimento, Rafael Souza Leopoldino
Pathogens in wastewater must be inactivated to prevent the spread of waterborne diseases and allow reuse of the water after treatment. One of the options for wastewater treatment is to use photobioreactors with microalgae. Such systems can inactivate pathogens by diferent mechanisms, and Escherichia coli can be used as an indicator of inactivation. Therefore, this study aimed to evaluate inactivation of E. coli in wastewater by means of light emitting diodes (LED)-illuminated photobioreactors with microalgae, without the emission of ultraviolet radiation (UV). Two optimization steps were carried out, in which LED-illuminated photobioreactors without UV emission were set up for the treatment of wastewater, and various exposure times and luminous fuxes were tested for three wavelengths (white, blue and red); they were compared with photobioreactors illuminated by sunlight and in the dark. Additionally, using the results obtained in the optimization, a scaled-up reactor approximately 8.5 times larger in volume was operated to evaluate whether the behavior would be maintained at this scale. The removal efciency was 5.06 logarithmic units. Photobioreactors illuminated with a blue LED with luminous fux of 700 µmol m−2 s −1 and operated for 15 days showed the best performance in the inactivation of E. coli. LED-illuminated photobioreactors with microalgae, without the emission of ultraviolet radiation (UV) presents inactivation of pathogens and has the advantage of the low cost of the lamps, and the ease of operation.
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 dos
Esta 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.
Optimization and scale-up of an LED-illuminated microalgal photobioreactor for wastewater treatment.
(2020) Silva, Ludymyla Marcelle Lima; Santiago, Aníbal da Fonseca; Castro, Ana Leticia Pilz de; Bastos, Leonardo de Souza; Periard, Lucas; Vassoler, Fábio
The use of light-emitting diode (LED)-illuminated photobioreactors with microalgae has been extensively studied for wastewater treatment. Most studies have used isolated microalgae species; however, this practice does not match the reality of conditions in wastewater treatment plants. Operational conditions that promote greater growth of algal biomass and that remove pollutants most effectively are disputed in the literature. In this context, LED-illuminated photobioreactors with microalgae were evaluated using multivariate analysis in order to optimize removal of pollutants (nitrogen, phosphorus, and carbonaceous organic matter). Three variables were evaluated: operating time, LED wavelength, and luminous flux intensity. A microalgae consortium was used in the photobioreactor. In addition to the LED-illuminated photobioreactors, control photobioreactors illuminated by sunlight were also operated. Using the results obtained in the optimization, a scaled-up reactor approximately 8.5 times larger in volume was operated to evaluate if the behavior would be maintained. The best operational conditions for the removal of pollutants were observed in LED-illuminated photobioreactors operated under a light intensity of 700 μmol·m 2 s 1 for 15 days. Under these conditions, it was possible to remove 89.97% of carbonaceous organic matter, 86.50% of nitrogen, and 30.64% of phosphorus. The scaled-up photobioreactor operated with similar performance.
Tratamento de águas residuárias em fotobiorreatores de fluxo contínuo iluminados por luz artificial e solar.
(2020) Nascimento, Rafael Souza Leopoldino; Silva, Ludymyla Marcelle Lima; Periard, Lucas; Santiago, Aníbal da Fonseca
A tecnologia de fotobiorreatores de microalgas e iluminados por LEDs tem sido amplamente estudada para o tratamento de águas residuárias. Porém, a luz solar é um recurso gratuito e deve ser aproveitado. Mas permanece a dúvida se os fotobiorreatores iluminados por luz natural (solar) em combinação com luz artificial podem ter maior estabilidade operacional ou maior desempenho quando comparados com sistema iluminados só por luz artificial. Neste contexto, fotobiorreatores de fluxo contínuo iluminados por Diodos Emissores de Luz (LEDs) combinados, ou não, com luz solar foram operados e tiveram seu desempenho avaliado. A variáveis analisadas foram pH, OD, demanda química de oxigênio (DQO), clorofila a e sólidos suspensos totais. Os fotobiorreatores foram eficazes para a remoção de matéria orgânica, sendo 75 ± 15 % no fotobiorreator iluminado por LED e 65 ± 10% no fotobiorreator iluminado por luz solar e LED. Os resultados mostraram que o uso da iluminação combinada favorece a produção de oxigênio dissolvido, e garante maior estabilidade operacional na remoção de matéria orgânica carbonácea.
Tratamento de efluentes em fotobiorreatores iluminados por diodos emissores de luz (LEDS) de baixa intensidade luminosa.
(2017) Silva, Ludymyla Marcelle Lima; Santiago, Aníbal da Fonseca; Silva, Gabriela Marangon Zuccari da; Vassoler, Fábio; Braga, Michelle Cristina dos Reis
A aplicação de LEDs em diferentes processos que utilizam luz possui importantes vantagens: baixo consumo energético e longa durabilidade. Além disso, os LEDs são livres de substâncias tóxicas. Atualmente a luz artificial é usada no tratamento de efluentes em processos de desinfecção para remover patógenos e em processos oxidativos avançados para remover matéria orgânica (MO) recalcitrante. Entretanto, com a aplicação de LEDs, pode‐se utilizar a luz para a remoção de poluentes como nitrogênio (N), fósforo (P) e MO. Um exemplo do uso de LED para a remoção destes poluentes é a partir do crescimento de microalgas em fotobiorreatores, que além de tratar o efluente produz uma biomassa que pode gerar bioprodutos. Esta pesquisa avaliou a eficiência de três configurações de fotobiorreatores iluminados por LEDs de baixa intensidade luminosa, operados em batelada, para tratar efluente doméstico. Todos os fotobiorreatores mostraram‐se eficientes para a remoção dos poluentes analisados. Chegou‐se a reduzir 71% de N; 60% de P; 91% de MO e 4 casas logarítmicas de Escherichia coli, indicadora de contaminação fecal. Os fotobiorreatores apresentaram valores de concentração biomassa superiores a 250 mg/L, indicando elevada produção de biomassa.