PROAMB - Doutorado (Teses)
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Item Uso de éster misto de bagaço de cana na remoção de Co2+ e Ni2+ de soluções aquosas em batelada e em coluna de leito fixo.(2019) Almeida, Francine Tatiane Rezende de; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Rossimiriam Pereira de Freitas; Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Cardoso, Marcus Vinícius Cangussu; Soares, Liliane Catone; Baeta, Bruno Eduardo LoboNeste trabalho foi preparado um novo material derivado do bagaço da cana-de-açúcar. Esse material foi aplicado como adsorvente para a remoção de Co2+ e Ni2+ de soluções aquosas em sistemas mono e bicomponente em batelada e em coluna de leito fixo. O material (BST) foi preparado por meio da dupla esterificação do bagaço de cana com os anidridos succínico (AS) e trimelítico (AT) em uma reação de uma única etapa (one-pot). Realizou-se uma etapa de triagem para a síntese do BST, por meio de um planejamento experimental completo do tipo 23. As variáveis independentes investigadas foram tempo, temperatura e fração molar de AS (χAS). As respostas avaliadas foram capacidade de adsorção de Co2+ e Ni2+ (qCo2+ e qNi2+), ganho de massa (pgm) e quantidade total de funções ácido carboxílico introduzidas (nT,COOH). O material BST obtido a partir das melhores condições de síntese foi caracterizado por pgm, nT,COOH, análise elementar de C, H e N, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, análise termogravimétrica, ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C no estado sólido, relaxometria por RMN, difração de raios-X (DRX), área superficial específica, distribuição de tamanho dos poros, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS) e pH do ponto de carga zero (pHPCZ). A melhor condição resultante do planejamento experimental (100ºC, 660 min e χAS de 0,2) produziu um material com pgm de 57,1%, nT,COOH de 4,48 mmol g-1 e qCo2+ e qNi2+ de 0,90 e 0,96 mmol g-1 , respectivamente. Os estudos de adsorção em batelada foram realizados em diferentes tempos de contato, valores de pH e concentrações iniciais das soluções contendo os íons metálicos. O modelo de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio para a adsorção monocomponente em batelada de ambos os íons e as capacidades máximas de adsorção (Qmax,est) estimadas por esse modelo foram 1,16 e 1,29 mmol g-1 para Co2+ e Ni2+ (pH 5,75, 25ºC), respectivamente. O modelo RAST (Real Adsorbed Solution Theory), implementado com o modelo de isoterma de Sips, foi o que melhor se ajustou aos dados de equilíbrio bicomponente em batelada para as proporções molares 1:1 e 2:1 (pH 5,75, 25ºC). Todos os modelos analisados (RAST-Sips e RAST-Langmuir) apresentaram falta de ajuste aos dados de equilíbrio bicomponente em batelada para a proporção molar 1:2. Realizou-se um estudo de dessorção monocomponente em batelada, obtendo-se valores de eficiências de dessorção e de readsorção próximos à 100%, possibilitando a recuperação dos íons metálicos e do adsorvente BST. Os valores de variação da entalpia padrão de adsorção (∆adsH) obtidos por titulação calorimétrica isotérmica (ITC) foram de 8,03 e 6,94 kJ mol- 1 para adsorção de Co2+ e Ni2+ , respectivamente. Foram realizados cinco ciclos sucessivos de adsorçãodessorção monocomponente em coluna de leito fixo, não ocorrendo redução significativa nos valores de Qmax,Co2+ e Qmax,Ni2+, resultando em elevadas eficiências de dessorção e readsorção em todos os ciclos. O modelo de Bohart-Adams foi o que melhor se ajustou aos dados da adsorção monocomponente em coluna de leito fixo para ambos os íons metálicos com Qmax,est igual à 0,95 e 1,02 mmol g-1 para adsorção de Co2+ e Ni2+, respectivamente. A adsorção bicomponente em coluna de leito fixo foi investigada por meio de um planejamento experimental de mistura. O Ni2+ apresentou maior afinidade pelos sítios de adsorção do BST. Os valores de Qmax,total foram próximos a 1,00 mmol g-1 em todos experimentos do planejamento de mistura. O modelamento das curvas de ruptura obtidas possibilitou afirmar que os mecanismos de convecção predominaram, com número de Péclet (Pe) >> 10 e, na maioria dos sistemas estudados, a resistência à difusão dentro das partículas foi maior que a transferência de massa no filme, com valores do número de Biot (Bi) maiores do que 30. Os experimentos para elucidação do mecanismo de adsorção dos íons Co2+ e Ni2+ no BST indicaram que a remoção desses íons ocorreu por meio da troca iônica. O estudo de adsorção em coluna de leito fixo a partir de uma solução sintética do processo hidrometalúrgico, mostrou que a capacidade de adsorção do Ni2+ (Qmax = 1,08 mmol g-1) (íon presente em maior concentração) manteve-se inalterada mesmo na presença dos outros íons, além de ter sido obtida uma eficiência de remoção dos íons Co2+, Cu2+, Mg2+ e Mn2+ acima de 56%.Item Modelagem e otimização da adsorção de metais tóxicos em coluna de leito-fixo utilizando bagaço de cana-de-açúcar modificado quimicamente como adsorvente.(2018) Xavier, Amália Luísa Pedrosa; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Gil, Laurent Frédéric; Gurgel, Leandro Vinícius Alves; Cadaval Junior, Tito Roberto Sant'Anna; Mesquita, Patrícia da Luz; Aquino, Sergio Francisco de; Leão, Versiane Albis; Gil, Laurent FrédéricNo presente trabalho avaliou-se a adsorção de Cu 2+, Co 2+ e Ni2+, em sistema mono- e multicomponente, em uma coluna de leito fixo utilizando o bagaço de cana de açúcar modificado quimicamente com anidrido trimelítico (BAT) como adsorvente. O estudo foi feito de forma otimizada por meio da utilização do planejamento experimental do tipo composto central, analisando as condições ótimas para as respostas (variáveis dependentes): capacidade máxima de adsorção (Qmax), uso efetivo do leito (H) e eficiência do processo (EPads) na adsorção de cada metal (adsorção monocomponente). Também foi avaliado o efeito da presença de outros metais na capacidade de adsorção do íon metálico de interesse na adsorção em coluna de leito fixo (adsorção multicomponente - Cu 2+, Co 2+ e Ni2+) por meio do planejamento experimental de mistura. Além disso, foi realizada a modelagem matemática das curvas de ruptura obtidas nos experimentos mono- e multicomponente e o estudo do efeito da composição de uma solução de processo sintética na capacidade de remoção dos metais de interesse (Cu 2+, Co 2+ e Ni2+) pelo BAT. A reutilização do BAT em ciclos de adsorção/dessorção consecutivos, o mecanismo de interação estabelecida entre os sítios de adsorção e os íons metálicos, além dos parâmetros termodinâmicos relacionados ao processo de adsorção também foram determinados. Os resultados dos experimentos monocomponente mostraram que os efeitos da concentração (mmol/L) e do tempo espacial (min) interferem de forma semelhante na adsorção dos íons de Cu2+, Co2+ e Ni2+ pelo BAT, obtendo menor ponto de ruptura (tb) para as condições de maior concentração e menor tempo espacial, e maior tb para a condição oposta em todos os ensaios de adsorção. Porém o Ni2+ é adsorvido mais rapidamente, seguido do Co2+ e Cu2+, cujos tempos de exaustão máximos, dentre os ensaios realizados, foram 250, 440 e 850 min para Ni2+, Co2+ e Cu2+, respectivamente. O Cu2+ obteve a maior Qmax (1,060 mmol/g) e o Co2+ a menor Qmax (0,800 mmol/g). As maiores EPads foram obtidas na adsorção de Cu2+ e Co2+, com 76% em ambos e a maior H, de 2,50 cm, foi obtida na adsorção de Cu2+ e Ni2+. Ambos os modelos, de Thomas e de Bohart-Adams, apresentaram bons ajustes aos dados experimentais em todos os ensaios, porém devido aos elevados valores das constantes de Langmuir de cada metal, podese dizer que o modelo de Bohart-Adams representa melhor os sistemas estudados. Os resultados dos experimentos de mistura mostraram que o Cu2+ possui maior afinidade pelo BAT, sendo o Ni2+ e Co2+ substituídos por ele, causando o fenômeno de overshooting em suas curvas de ruptura. A ordem de afinidade foi Cu2+ > Ni2+ > Co2+, que está de acordo com a série de IrvingWilliams. A maior Qmax total foi de 1,088 mmol/g no experimento bicomponente Cu-Co, e a menor Qmax total, de 0,787 mmol/g, foi obtida no experimento bicomponente Co-Ni. Pelos modelamentos das curvas de ruptura dos experimentos de mistura foi possível verificar que os mecanismos de convecção predominaram (Pe >> 10) na maioria dos casos, porém os metais apresentaram diferentes taxas de transferência de massa e etapas limitantes na adsorção em coluna de leito fixo em cada caso, onde Bi apresentou um valor mínimo de 3 e máximo de 100 e η um mínimo de 0,09 e máximo de 1,50. Estes resultados sugerem que é necessário avaliar a adsorção em sistemas dinâmicos antes de promover a aplicação em larga escala ao se utilizar resíduos agroindústrias como bioadsorventes. O estudo com a solução sintética multicomponente mostrou que os íons Cu2+, Co2+ e Ni2+ são adsorvidos preferencialmente pelo BAT. O mecanismo de interação determinado foi de troca iônica e os estudos termodinâmicos mostraram que os sistemas de adsorção são entropicamente dirigidos na condição padrão.Item Uso de polímeros molecularmente impressos (MIP) para recuperação seletiva de ácidos graxos voláteis (AGV) produzidos no tratamento anaeróbio.(2019) Tonucci, Marina Caldeira; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Aquino, Sergio Francisco de; Baeta, Bruno Eduardo Lobo; Passos, Fabiana Lopes Del Rei; Tarley, César Ricardo Teixeira; Santiago, Aníbal da Fonseca; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesOs ácidos graxos voláteis (AGVs) produzidos durante o metabolismo anaeróbio podem levar ao mal funcionamento de reatores acarretando em baixa produção de biogás e menor remoção de demanda química de oxigênio (DQO). Por outro lado, alguns AGVs possuem elevado valor de mercado e, ao serem removidos poderiam, além de beneficiar o desempenho dos reatores anaeróbios, serem utilizados em diversas aplicações industriais. Pelo exposto, esta pesquisa objetivou sintetizar e caracterizar adsorventes seletivos, os polímeros molecularmente impressos (MIP), para serem aplicados como adsorventes de AGVs em sistemas anaeróbios operados em batelada ou sob alimentação contínua. Foram sintetizados diversos materiais e devido aos valores do parâmetros de eficiência de impressão (IF˃1,5) foram selecionados 5 materiais (dos quais: dois foram sintetizados via bulk em diferentes condições de síntese - MIP4 e MIP5 – e três foram sintetizados em síntese híbrida: um foi sintetizado em superfície magnética – MMIP - e dois foram sintetizados na presença de sílica, sendo um sem partículas magnéticas – HMIP – e um com partículas magnéticas - HMMIP. Com tais materiais realizou-se estudos de cinética, de isoterma, equilíbrio termodinâmicos, de seletividade, aplicabilidade e regeneração/reuso. Por fim, alguns materiais foram aplicados de diferentes formas a fim de avaliar a eficiência dos polímeros para remover os AGVs gerados em reatores anaeróbios. Os resultados evidenciam que o MMIP apresentou maior superfície específica e que todos os materiais sintetizados são mesoporosos, com exceção do MIP4 e HMIP. Os dados de cinética mostraram que os processos seguem o modelo de pseudo n ordem e que as constantes cinéticas (kn) dos MIPs foram sempre superiores às dos respectivos NIPs. O modelo de Sips foi o que melhor descreveu os dados e obteve valores de capacidade máxima de adsorção (Qmax) de 209,72;156,09; 68,89; 61,08 e 33,76 mg.g-1 para MIP5, MIP4, HMIP, HMMIP e MMIP, respectivamente à 25oC. Os dados termodinâmicos demonstraram que todos os processos são espontâneos, endotérmicos e entropicamente dirigidos. Os dados de seletividade apresentaram valores de coeficiente de seletividade relativa (k’) superiores a unidade, logo são materiais seletivos à ácido isovalérico (template escolhido para gerar uma cavidade seletiva não apenas a ele, mas aos principais AGVs) mesmo em meios com moléculas estruturalmente parecidas. As análises de aplicação dos adsorventes em batelada em efluente de reator anaeróbio apresentaram valores de Qe superiores para os polímeros quando comparados aos valores dos materiais comerciados analisados (resina de troca iônica e quitosana). Ao analisar a influência na produção de metano em reator anaeróbio na presença de HMMIP, foi possível notar um acréscimo de 66% na produção desse biogás. Tal resultado comprova que a remoção dos AGVs gerados e acumulados em reatores anaeróbios melhora a remoção da DQO e contribui para aumento da geração de biogás. Ademais foram analisados os tempos de sedimentabilidade convencional e imantada para o MMIP e HMMIP. O MMIP demandaria menor tanque de decantação devido à maior velocidade de sedimentação (~ 3 m.h-1 ), no entanto ambos os materiais apresentaram boa sedimentação. O processo imantado destaca-se por possibilitar a separação dos adsorventes magnéticos tanto da parte líquida quanto do lodo gerado no fundo dos reatores. Os testes de coluna de adsorção foram realizados em diversas concentrações e vazões para os polímeros híbridos e resina de troca iônica. O processo mais eficiente, de acordo com eficiência total do processo de adsorção em coluna (EPads), foi o HMMIP com valor de 74%. Por fim, concluiu-se que foram sintetizados materiais com potencial para ampliar os estudos em larga escala, uma vez que os resultados foram extremamente satisfatórios.Item Fluxos da informação e do conhecimento na análise técnica de processos de avaliação de impacto ambiental : estudo comparativo de agências ambientais em Minas Gerais e Portugal.(2019) Rocha, Caroline Priscila Fan; Fonseca, Alberto de Freitas Castro; Ramos, Tomás Barros; Fonseca, Alberto de Freitas Castro; Ramos, Tomás Barros; Ribeiro, José Cláudio Junqueira; Prado Filho, José Francisco do; Sánchez, Luis EnriqueA etapa de análise técnica dos estudos ambientais, apesar de sua relevância para a eficácia do processo de avaliação de impacto ambiental (AIA), recebeu pouca atenção da academia. Poucos estudos foram além das avaliações regulatórias para entender os meandros administrativos da análise técnica em agências ambientais, apesar de inúmeras críticas serem apontadas sobre essa etapa, como a morosidade, a subjetividade e a imprevisibilidade. Esta pesquisa teve como objetivo geral entender como o aprimoramento dos fluxos da informação e do conhecimento na análise técnica pode contribuir para a melhoria da AIA em agências ambientais. Tais fluxos foram analisados sob a perspectiva dos usuários, suas necessidades informacionais, e dos tipos, fontes, canais e produtos da informação, em duas agências ambientais: a Secretaria de Estado de Meio Ambiente e Desenvolvimento Sustentável de Minas Gerais (SEMAD), e a Agência Portuguesa do Ambiente (APA). Com base em uma metodologia qualitativa de estudo de casos múltiplos, orientada pela revisão de legislações de AIA, análises de conteúdos de 12 pareceres técnicos, observações participantes e 23 entrevistas semiestruturadas nas agências ambientais, a pesquisa forneceu uma das caracterizações mais detalhadas da etapa de análise técnica até o momento. Embora seguindo arranjos institucionais e procedimentais semelhantes, as etapas de análise técnica nas duas agências ambientais possuem diferenças importantes. De modo geral, a análise técnica da APA é mais bem estruturada, participativa, detalhada e fundamentada, atendendo algumas das boas práticas citadas na literatura. Melhores fluxos da informação e do conhecimento foram evidenciados na APA e, consequentemente, menores ruídos ou barreiras da informação. Isso pode estar contribuindo para a obtenção de informações com de maior qualidade e celeridade, e para a construção de produtos da informação mais adequados, conhecimentos mais relevantes e decisões mais assertivas. As entrevistas revelaram diversas fragilidades na etapa de análise técnica e nos fluxos da informação e do conhecimento sobretudo no âmbito da SEMAD, mas também potenciais soluções para seu aprimoramento. De modo geral, conclui-se que os detalhes da análise técnica revelados nesta pesquisa podem afetar as percepções em torno da legitimidade e confiabilidade das recomendações das equipes técnicas em sistemas de AIA.Item Identificação e avaliação da toxicidade de subprodutos de fármacos formados pelo tratamento secundário de águas por fotólise, fotocatálise, ozonização e cloração.(2018) Quaresma, Amanda de Vasconcelos; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Canela, Maria Cristina; Moreira, Renata Pereira Lopes; Hilário, Flaviane Francisco; Teixeira, Mônica CristinaContaminantes de preocupação emergente, em especial a classe dos fármacos e produtos de higiene pessoal (PPCP), tornaram-se um novo problema ambiental por serem constantemente encontrados em compartimentos aquáticos. Devido ao alto consumo, PPCP são continuamente introduzidos no esgoto e a sua remoção nos processos de tratamento de águas residuais pode ser baixa. Como resultado, eles são encontrados em águas superficiais que podem ser captadas para produzir água potável. Embora os PPCP sejam encontrados em concentrações traços (μg/L – ng/L), eles têm sido amplamente estudados devido aos riscos que podem representar ao meio ambiente. Assim, torna-se necessário aplicar tecnologias de tratamento adicionais para remover PPCP da água potável. Cloração tradicional e processos oxidativos avançados têm sido estudados para a remoção de PPCP de águas. Porém, somente análises físico-químicas são incapazes de prever as propriedades tóxicas das soluções de água tratada e ensaios de toxicidade são fundamentais. Desta forma, o objetivo deste estudo foi investigar a degradação de três fármacos (atenolol, cimetidina e dexametasona) por processos oxidativos. Foram realizados quatro processos oxidativos diferentes por 30 minutos: cloração (NaClO = 10 mg/L); ozonização (O3 = 8 mg/L); fotocatálise (TiO2 = 120 mg/L e luz UV-C) e fotólise (luz UV-C). As taxas de mineralização foram determinadas pelo teor de carbono orgânico total. A eficiência de remoção e a identificação e caracterização dos subprodutos formados foram realizadas por espectrometria de massas de baixa resolução (MS) e de alta resolução (HRMS). Avaliou-se a toxicidade aguda das soluções tratadas pelo ensaio de MTT utilizando células do hepatocarcinoma humano (HepG2). Pelo software ECOSAR, concentrações de toxicidade aguda e crônica foram preditas de acordo com a estrutura dos subprodutos identificados. Para os três fármacos foram obtidas baixas taxas de mineralização (até 25 %) e altas taxas de remoção (superiores a 30 %) após os tratamentos oxidativos. Esses valores indicam que a remoção dos fármacos ocorre por transformação em subprodutos recalcitrantes. A inspeção dos espectros de massas permitiu a elucidação dos subprodutos. No tratamento do atenolol foram identificados 12 subprodutos. Pelo ensaio de MTT, foi observada uma diminuição da viabilidade celular, mas as soluções não foram consideradas tóxicas. Pelo software ECOSAR, apenas o subproduto ATE-238 foi considerado prejudicial para Daphnid e algas verdes, possivelmente pela presença de um grupo aldeído na estrutura. No tratamento oxidativo da cimetidina foram identificados 7 subprodutos. No ensaio de MTT as soluções tratadas não foram consideradas tóxicas. Pelo software ECOSAR, o subproduto CIM-97 foi considerado prejudicial para os três níveis tróficos estudados, provavelmente pela presença de um grupo imidazol na estrutura. Após o tratamento da dexametasona foram formados 16 subprodutos. A solução tratada por cloração, apenas na concentração de 1,00 mg/L, foi considerada tóxica para células HepG2, pois houve uma diminuição significativa da viabilidade celular. Neste tratamento, foi identificado o subproduto formado pela cloração da dexametasona. Pelo software ECOSAR, 7 subprodutos foram considerados tóxicos em relação à toxicidade aguda e/ou crônica e 3 foram considerados muito tóxicos. A toxicidade pode ser devido à interação entre os subprodutos e o receptor de glicocorticoide dos organismos testados. Os resultados obtidos neste estudo podem auxiliar na tomada de decisão em relação a tratamentos de água potável, pois demonstrou que análises químicas e de toxicidade devem ser realizadas para garantir a segurança ambiental dos processos de degradação aplicados.Item Contaminação química e microbiológica em águas e sedimentos da bacia do rio Gualaxo do Norte, sub-bacia do rio Doce, submetida a fatores de pressão antrópicos e ao rompimento da barragem de Fundão.(2019) Reis, Deyse Almeida dos; Santiago, Aníbal da Fonseca; Santiago, Aníbal da Fonseca; Calijuri, Maria do Carmo; Sperling, Marcos von; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Roeser, Hubert Mathias PeterEm 2015, a bacia do rio Gualaxo do Norte sofreu com um grave desastre ambiental que afetou a qualidade do ambiente fluvial devido ao rompimento das estruturas da barragem de Fundão localizada no subdistrito Bento Rodrigues, Mariana, Minas Gerais/Brasil. Devido aos impactos do desastre e tendo em vista a importância econômica e social da bacia hidrográfica do rio Gualaxo do Norte, esta pesquisa avaliou a situação atual da bacia hidrográfica por meio do levantamento de parâmetros hidráulicos e autodepurativos do rio afetado, estudos de sedimentos, ensaios de biodisponibilidade de metais, de estudos limnológicos, testes de genotoxidade, ensaios de sobrevivência com organismos modelos bacterianos e resistência viral. Todos esses ensaios, testes e análises tiveram o objetivo de avaliar os impactos ambientais causados pelos rejeitos de minério de ferro, oriundos do rompimento e por outras fontes de poluição nos sedimentos de fundo e nas águas. Para tanto, foram coletadas amostras de água e sedimentos em 27 estações ao longo de toda a bacia do rio Gualaxo do Norte, durante um ano hidrológico, no trecho a montante e a jusante ao desastre ambiental. Quanto às características hidráulicas pode-se perceber que a interferência antropogênica, principalmente, em relação à profundidade da lâmina d’água. Nos trechos a montante, acredita-se que as mudanças sejam devidas às atividades de mineração na cabeceira do rio, enquanto os efeitos a jusante foram devido à introdução de rejeitos de minério de ferro provenientes da ruptura da barragem de Fundão. Apesar dessas influências, os valores do coeficiente de desoxigenação (K1) refletem a eficiência da biodegradabilidade da matéria orgânica, e os dados do coeficiente de reaeração (K2)mostram que o rio Gualaxo do Norte apresenta boa capacidade de recuperação do curso d´água mesmo recebendo carga orgânica das comunidades ribeirinhas. Os resultados dos sedimentos indicam que, nas estações de amostragem não afetadas pelo desastre, as concentrações dos metais e semimetais refletem a geologia do Quadrilátero Ferrífero. No entanto, na área afetada pelo desastre ambiental, houve mudanças nas propriedades químicas e físicas do sedimento de fundo, principalmente nas concentrações de ferro, matéria orgânica e frações de sedimentos finos. Isso refletiu na contaminação e no enriquecimento por ferro nas estações a jusante ao desastre ambiental. Em relação à mobilidade de metais/semimetais em fases geoquímicas os resultados das frações mais lábeis, como concentrações de manganês, bário, cobre, zinco e ferro servem de alerta de riscos ambientais de contaminação. As concentrações de metais e semimetais mensuradas nas águas, a maioria estavam dentro dos limites estabelecidos pela legislação nacional, exceto as concentrações de ferro e manganês. Tanto as águas quanto sedimentos apresentaram potencial genotóxico em células de Allium cepa interferindo no índice mitótico e apresentando anomalias com células polinucleadas e com deformações. Também verificou-se correlação positiva entre o índice mitótico e concentrações de ferro, manganês, bário, cobre e zinco. Em relação ao decaimento bacteriano de Escherichia coli e Salmonella spp. constatou correlação negativa com os metais ferro, manganês, arsênio, bário, níquel, zinco, cobre e sódio; esses resultados indicam que quanto maior a concentração de metal menor o decaimento bacteriano, possivelmente as concentrações desses elementos químicos estão interferindo nos mecanismos de resistência bacteriana. Correlações positivas entre o Adenovírus Humano e arsênio, bário, ferro, chumbo, manganês e níquel também foram confirmadas. Com os resultados analíticos e bioensaios pode-se presumir que o desastre ambiental, os garimpos ativos e inativos, a atividades de mineração em larga escala e o lançamento de esgoto sanitário sem tratamento impacta de forma negativa a bacia hidrográfica do rio Gualaxo do Norte.Item Volume de informação em estudos de impacto ambiental : caracterização e implicações.(2019) Rivera Fernández, Germán Marino; Fonseca, Alberto de Freitas Castro; Fonseca, Alberto de Freitas Castro; Toro Calderon, José Javier; Almeida, Maria Rita Raimundo e; Ribeiro, José Cláudio Junqueira; Dias, Lívia Cristina PintoOs Estudos de Impacto Ambiental (EIAs) que subsidiam as avaliações de impacto mudaram muito desde que surgiram no início da década de 1970. Devido a diversos fatores, esses documentos tornaram-se mais longos. Portanto, no começo de 1978, surgiram os primeiros regulamentos tentando limitar o número de páginas nos EIAs e seus respectivos sumários não técnicos, conhecidos, no Brasil, como Relatórios de Impacto Ambiental (RIMAs). Todavia, esses documentos continuaram crescendo em algumas jurisdições. O volume informacional em EIAs afeta as tomadas de decisão relacionadas a centenas de milhões de dólares anualmente. Apesar da importância desse tema, poucos estudos científicos avaliaram em detalhes essa questão. Assim, o objetivo desta tese foi analisar sistematicamente o volume de informações inseridas nos estudos ambientais, utilizando o Brasil como contexto empírico. E, especificamente, entender como esse volume pode afetar as tomadas de decisão das autoridades competentes. O estudo adotou uma metodologia mista sequencial. Os dados foram coletados e analisados em três etapas: 1) revisão da literatura; 2) análise documental quantitativa do volume e da proporção de informação em uma amostra de 49 EIAs submetidos ao licenciamento ambiental federal brasileiro; e 3) pesquisa de opinião quali-quantitativa com analistas públicos brasileiros que trabalham ou já trabalharam na construção de pareceres técnicos e/ou jurídicos sobre EIAs. A revisão da literatura corroborou que a questão do volume de informação tem sido um tema marginal nos estudos científicos sobre qualidade documental dos EIAs. As análises empíricas dos 49 EIAs brasileiros e suas 146 mil páginas de conteúdo confirmam o fato de que os EIAs e RIMAs são agora mais longos do que antigamente, e muito carregados com informações de diagnósticos. O número médio de páginas em EIAs e em RIMAs encontrados na amostra foi de 2993 e 94, respectivamente. Testes de Kruskal-Wallis e de regressão linear indicaram que o tamanho dos EIAs é provavelmente afetado por uma combinação de variáveis, tais como tamanho do projeto e características territoriais e setoriais. Os 115 questionários de percepção coletados, embora confirmem a existência de uma preocupação em relação à tendência de crescimento documental dos EIAs, revelaram que esse fenômeno tem que ser tratado com muito cuidado. Os respondentes deixaram claro que o crescente volume de informação impacta de maneira negativa e, ao mesmo tempo, positiva a tomada de decisão, sendo necessário atentar para o contexto de cada projeto. Nesse sentido, os respondentes destacaram a importância do aperfeiçoamento da etapa de escopo e seu respectivo Termo de Referência, bem como do aperfeiçoamento dos sistemas de geração e processamento de informação socioambiental. Tais resultados sugerem que a abordagem histórica de estabelecer limites genéricos de páginas para EIAs não é muito apropriada quando se trata de grandes projetos no Brasil, e muito provavelmente, em outros lugares. A tese conclui com sugestões de estudos futuros.Item Caracterização dos produtos de degradação dos fármacos metformina, enalapril, captopril e ranitidina, por espectrometria de massas de alta resolução e avaliação da toxicidade após processos oxidativos avançados e cloração.(2017) Quintão, Frederico Jehár Oliveira; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Afonso, Robson José de Cássia Franco; Moreira, Renata Pereira Lopes; Augusti, Rodinei; Taylor, Jason Guy; Brandão, Geraldo CélioFármacos de diferentes classes terapêuticas são encontrados no ambiente. O captopril, o enalapril, a metformina e a ranitidina sãos utilizados mundialmente como fármacos anti-hipertensivos, antidiabéticos e antiulcerosos respectivamente. Tais fármacos têm sido encontrados em afluentes, efluentes de estações de tratamento de águas. Processos de oxidação avançados, como fotólise direta (UV-C), fotocatálise heterogênea (TiO2 / UV-C) e ozonização (O3) são alternativas para melhorar a mineralização de produtos farmacêuticos e sua remoção durante o tratamento convencional de águas, utilizando-se hipoclorito. Neste trabalho foram avaliadas as taxas de degradação desses fármacos em solução aquosa induzida pelos sistemas UV-C; TiO2/UV-C; O3 e NaOCl . A identificação e o monitoramento dos subprodutos formados nestas condições foram realizados por espectrometria de massa de alta resolução (HRMS) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência Acoplada a Espectrometria de Massas de Alta Resolução (HPLC/HRMS). Para avaliar a toxicidade dos subprodutos, foram realizados testes citotoxicidade com o ensaio de brometo de (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazólio (MTT) utilizando células HepG2. Observou através das técnicas HRMS e HPLC/HRMS que houve remoção completa do captopril durante a cloração e ozonização, 60% de remoção da metformina durante a ozonização e cloração. Remoção total do enalapril e ranitidina durante a cloração e degradação quase completa do captoril com 93,5% de eficiência de remoção durante a fotólise e 99,9% durante a fotocatálise. Nestas condições, as taxa de mineralização, por Carbono Orgânico Total (TOC), foi no melhor cenário de 20% para a metfomrina durante a ozonização e apenas 2,92% para fotólise do captopril no pior cenário, evidenciando a formação de subprodutos de degradação. Foi possível a elucidação estrutural dos subprodutos de degradação da metformina, enalapril, ranitidina e captopril e as possíveis rotas de degradação foram propostas. As amostras contendo os subprodutos não foram tóxicas para as células HepG2, indicando que os tratamentos oxidativos utilizados não geraram subprodutos com atividade tóxica para estas células.Item 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 AlvesInserido 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.Item Síntese de materiais lignocelulósicos oxidados e bifuncionalizado para a remoção de corantes catiônicos e aniônico em solução aquosa.(2017) Martins, Luide Rodrigo; Gil, Laurent Frédéric; Gil, Laurent Frédéric; Oliveira, Leandro Soares de; Alves, Rosemeire Brondi; Gurgel, Leandro Vinícius AlvesEste trabalho descreve a preparação de adsorventes lignocelulósicos para a adsorção de corantes catiônicos e aniônico em solução aquosa. A primeira parte relata a otimização da oxidação da celulose (Cel) e do bagaço de cana de açúcar (BCA) pelo sistema NaNO2/H3PO4 e a aplicação dos produtos oxidados na adsorção dos corantes catiônicos violeta cristal (VC) e auramina-O (AO). As condições de oxidação foram otimizadas por métodos estatísticos de planejamento experimental e superfície de resposta. A oxidação otimizada introduziu 4,8 mmol/g e 4,5 mmol/g de funções ácido carboxílico na Cel e no BCA respectivamente. Os adsorventes celulose oxidada (Cox) e Bagaço de cana de açúcar oxidado (Box) foram avaliados quanto a capacidade de adsorção em função do pH, do tempo de contato (cinética) e da concentração inicial dos corantes (isoterma). O modelo cinético que melhor se ajustou para a adsorção de VC por Cox foi o de Elovich (EE) e para a adsorção de AO por Cox foi o de pseudo primeira ordem (PPO). Para a adsorção de VC e AO por Box o modelo cinético que melhor se ajustou foi o de pseudo segunda ordem(PSO). A avaliação do modelo cinético difusão intrapartícula (DIP) indicou que a difusão de VC e AO nos poros da Cox e do Box não pode ser considerada a única etapa relevante para a cinética de adsorção nestes sistemas. Os estudos das isotermas de adsorção apontaram Langmuir como o melhor modelo para a descrição da adsorção de VC por ambos os adsorventes e Konda como o melhor modelo para descrever a adsorção de AO pelos dois adsorventes. As capacidades de adsorção estimadas pelo modelo de Langmuir foram de 1117,8 mg/g e 1018,2 mg/g de VC em Cox e Box respectivamente. As capacidades de adsorção estimadas pelo modelo de Konda foram de 1223,3 mg/g e 628,8 mg/g de AO em Cox e Box respectivamente. Os estudos de dessorção e readsorção mostraram ser possível o reuso da Cox e do Box. A segunda parte deste trabalho descreve a produção, a partir da celulose, do adsorvente bifuncionalizado com características zwitteriônicas, CM3, para a adsorção em sistema monocomponente do corante catiônico violeta cristal e do corante aniônico alaranjado II (AII). A modificação química da celulose ocorreu por meio de succinilação com anidrido succínico e posterior modificação com cloreto de colina. O modelo cinético que melhor se ajustou à adsorção de ambos os corantes por CM3 foi o de pseudo segunda ordem. A avaliação do modelo DIP indicou que a difusão de VC ou AII nos poros da CM3 não pode ser considerada como a única etapa relevante para a cinética de adsorção nestes sistemas. Os estudos das isotermas de adsorção apontaram Konda e Langmuir como os melhores modelos para descrever a adsorção de VC e AII por CM3, respectivamente. A capacidade de adsorção do corante catiônico VC por CM3 foi de 2367,5 mg/g e do corante aniônico AII foi de 217,5 mg/g.