Les bovins sont porteurs de souches d'Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC), pathogènes pour l'homme et également de souches d'E. coli résistantes aux antibiotiques. Dans un premier temps, nous avons évalué la fréquence de ces souches dans les effluents de station d'épuration des eaux usées de deux abattoirs, l'un de bovins adultes et l'autre de veaux de boucherie. Les pourcentages d'E. coli antibiorésistantes et porteuses d'intégrons de résistance de classe 1 étaient significativement plus élevés dans les effluents et boues d'abattoirs de veaux (87,5%, 56,2%) par rapport aux bovins adultes (5,0%, 0%). Ces pourcentages n'étaient pas modifiés par le traitement épuratoire. Le traitement épuratoire n'a également eu aucun impact sur les pourcentages de souches d'E. coli productrices de shigatoxines (STEC). Une souche STEC O157:H7 hautement pathogène a été isolée des boues destinées à l'épandage agricole dans la station d'épuration d'abattoir de bovins adultes. Ces résultats ont confirmé qu'il existe des risques de dissémination environnementale d'E. coli antibiorésistantes et/ou pathogènes via les effluents d'abattoir de bovins et ont mis en évidence que ce risque était différent selon la catégorie de bovins abattus. Dans un deuxième temps, nous avons évalué la résistance de souches STEC du top 5 (O26:H11, O103:H2, O111:H8, O145:H28 et O157:H7) isolées de fèces de bovins adultes. Sept des 39 souches STEC testées étaient résistantes, dont 6 à au moins 3 classes d'antibiotiques. Les souches non-STEC et aEPEC du top 5 d'E. coli de la flore fécale de ces mêmes bovins étaient toutes sensibles, indiquant un possible lien génétique entre gènes de résistance et virulence. Nous avons mis en évidence que le gène ehxA, marqueur fiable du plasmide de virulence des EHEC, et les gènes de résistance blaTEM, strA-strB, tet(A), sulII étaient localisés sur un même plasmide de grande taille pour 4 souches STEC (1 O26:H11, 1 O103:H2 et 2 O111:H8). Cette association génétique soulève la problématique de la sélection clonale de ces souches pathogènes lors du traitement des bovins porteurs avec des antibiotiques. / Cattle are known to be reservoir of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC), pathogenic for humans and antibiotic resistant E. coli as well. In a first stage, we assessed frequencies of these strains in two bovine slaughterhouse wastewater treatment plants, one slaughtered only adult cattle and the other only veal calves. Percentages of resistant and class 1 integron-bearing E. coli were significantly higher in veal calves effluents and thickened sludges (87.5%, 56.2%) compared to those of adult cattle (5.0%, 0%). These percentages were not impacted by treatment process. The treatment had no impact on percentages of Shiga toxin-producing E. coli (STEC) either. A STEC O157:H7 highly pathogenic for humans was isolated from the thickened sludge of the adult cattle slaughterhouse, intended to be spread on agricultural lands. These results confirmed that bovine slaughterhouse effluents might contribute to the environmental dissemination of antibiotic resistant and/or pathogenic E. coli and underlined that the risks of dissemination differ according to slaughtered bovine category. In a second stage, we assessed the antibiotic resistance of top 5 STEC (O26:H11, O103:H2, O111:H8, O145:H28 and O157:H7) isolated from adult cattle fecal samples. Seven of the 39 top 5 STEC were resistant, of which 6 resistant to at least 3 classes of tested antibiotics. Non-top 5 STEC and aEPEC E. coli strains from fecal flora of the same bovine carriers were all susceptible to the tested antibiotics, indicating a possible link between EHEC-associated virulence genes and antibiotic resistance genes. We showed that ehxA gene, which is a reliable marker of the EHEC virulence plasmid, and antibiotic-resistance genes blaTEM, strA-strB, tet(A), sulII were located on a same large plasmid in 4 antibiotic-resistant top 5 STEC strains (1 O26:H11, 1 O103:H2 and 2 O111:H8). This genetic association raises the concern about the clonal selection of such pathogenic strains by antibiotic use in bovine carriers.

En Europe, le nombre de cancers est en constante augmentation et explique l’augmentation des traitements. Les bases de ces traitements sont la chimiothérapie et la radiothérapie, seules ou en association. Les chimiothérapies sont effectuées à l’aide de médicaments anticancéreux qui ont des propriétés toxiques pour les cellules. Après administration des traitements aux patients, les médicaments sont excrétés et se concentrent dans les effluents hospitaliers et les réseaux d’égouts. Bien que beaucoup de ces composés soient éliminés dans les stations d’épuration, certains sont difficilement biodégradables et sont directement rejetées dans le milieu naturel où ils représentent un risque toxique pour la flore, la faune et l’Homme. Bien que les concentrations soient faibles (ng/L - μg/L), très peu de données sont disponibles sur leurs impacts écotoxicologiques. Leur présence dans l’environnement est d’autant plus préoccupante que les produits de métabolisation sont souvent plus toxiques que la substance d’origine. L’objectif de la thèse a été d’évaluer le risque (éco)toxicologique induit par de faibles doses de médicaments rejetés seuls ou en mélanges dans les effluents hospitaliers, urbains et dans l’environnement. De par leur utilisation courante dans les traitements anticancéreux, trois molécules ont été sélectionnées pour notre étude : la ciprofloxacine (antibiotique), le tamoxifène (perturbateur endocrinien), et le cyclophosphamide (anticancéreux). Des gammes de concentrations représentatives des effluents hospitaliers, station d’épuration et de l’environnement ont été testées à l’aide de bioessais appliqués à des organismes aquatiques (V. fischeri, P. subcapitata, L. minor) et de biomarqueurs appliqués à une levure (S. cerevisiae) et des cellules humaines hépatiques et mammaires. La viabilité cellulaire (test MTS) et la génotoxicité (cassures à l’ADN et adduit à l’ADN) ont été comparés aux tests standardisés Microtox ®, Algaltoxkit F™, ainsi que d’inhibition de croissance de Lemna minor. Le potentiel perturbateur endocrinien a été évalué en parallèle à l’aide du test YES/YAS. Cette batterie de tests a ensuite été appliquée a des effluents bruts (hospitaliers, station d’épuration) pour en évaluer le potentiel (géno)toxique. Des échantillons à proximité de l’hôpital de Gérone (Espagne) ont été prélevés en sortie de l’hôpital, en entrée et en sortie de station d’épuration, pendant trois mois consécutifs. Plusieurs effets de toxicité ont été observés sur les modèles d’étude, comme notamment l’apparition de phénomènes d’hormèses sur la viabilité des cellules hépatiques exposée au tamoxifène et à la ciprofloxacine, seuls ou en mélange. Le même schéma est observé pour les mélanges avec le test Microtox®. D’autre part, l’exposition respective des cellules hépatiques et mammaires aux médicaments n’entraîne pas de cassures de l’ADN et entraine l’apparition d’adduits seulement avec le tamoxifène, alors qu’on note une augmentation dose-dépendant des cassures et des adduits à l’ADN après exposition aux mélanges. De même, une réponse positive est observée avec le test Algaltox F™. Concernant les effluents, les effets dépendent à la fois du type d’organisme et du temps d’exposition. Les tests Microtox®, Algaltox F™ et le post-marquage des adduits à l’ADN sont apparus être les pertinents pour l’analyse. Les interactions observées entre les composés mettent en avant la nécessité d’évaluer les effets des contaminants à petites doses en mélanges, à plusieurs temps d’exposition et avec différents tests. L’application d’une telle batterie de tests à des échantillons environnementaux permet de qualifier les effluents et de suivre l’efficacité de moyens d’épuration. A terme, son application pourrait permettre de mieux appréhender les risques (éco)toxiques associés aux rejets de médicaments dans l’environnement et pouvant être à l’origine de cancer secondaire chez l’Homme. / In Europe, cancers rate is constantly raising, which explain the increase in treatments. They are usually chemotherapy and radiotherapy, alone or combine. Chemotherapy is done with anticancer drugs with toxic characteristics on cells. After administer the treatments to the patients, some of the drugs are excreted in significant proportion and released in hospital and communal effluents. Even though a lot of the compounds are either removed by adsorption or bio-degradation in waste water treatment plant (WWTP), some of their are not are directly released in the environment and represent a toxic risk for aquatic organisms and the Human health. Despite low concentrations (ng/L-μg/L), few data are available about the ecotoxicological impact. The importance of chemical compounds pollutants, especially anticancer drugs, are a real concern because the metabolites of the chemicals are even more toxic than the original substance. The aim of the thesis is to develop a battery based approach to evaluate the risks induct by low doses of drugs released independently or in mixture, in hospital waste water. Because of their common use in anticancer treatment procedures, three molecules have been chosen for our study: ciprofloxacin (antibiotic), tamoxifen (endocrine disruptor), cyclophosphamide (anticancer). Concentrations were range from hospital sewers and WWTP to the environment have been tested with a battery base approach using standardized bioassays applied on aquatic organisms (V fischeri, S. subcapitata, L. minor) and biomarker applied on yeast (S. cerevisia), hepatic and mammary human cell lines. Cell viability (test MTS) and genotoxicity (DNA breaks, DNA adducts) were compared with the standardized bioassays Microtox®, Algaltoxkit F™, and Lemna minor growth inhibition. In parallel, the endocrine disruptor activity was estimated the YES/YAS assay. The battery assay was then applied to evaluate the (geno)toxicity of raw effluents (hospital, wastewater-treatment plant). Samples from the hospital of Girona (Spain) were taken got out of it from the hospital, in entrance and got out of it from water-treatment plant, during three consecutive months. Several toxic effects have been observed during this work on aquatic organisms and both human cell lines. Results show especially hormetic effect on viability of hepatic cell line exposed to ciprofloxacin and tamoxifen alone or in mixture. Same results were observed the Microtox assays after mixtures exposures. On the other hand, the individually hepatic and mammary cell exposure to the drugs doesn’t induce DNA break, and induce DNA adduct only with the tamoxifen. Furthermore, we observe a dose-dependent increasing of the DNA break and adduct if the cells are exposed in mixture. Same results were observed with Algaltox F™. Concerning the effluents, effects depending on the kind of organisms and time exposure. The Microtox ®, Algaltox F ™ and the DNA adducts post-labelling appeared to be the most relevant for the analysis. The interactions observed between drugs pinpoint the necessity to assess the effect of contaminants in low doses mixtures, at many exposure times, and using different tools. The application of this battery with environmental raw samples is in use to rank outflows toxicity and follow the WWTP efficiency, which could lead to a better understanding of the human health risks.

L’objectif de ce travail a été d’étudier la présence, le devenir et le traitement de biocides dans les rejets d’un établissement hospitalier. Pour cela, 3 substances biocides, représentatives d’une activité de soins (i.e. didécylmethylammonium (DDAC), digluconate de chlorhexidine (CHD) et bis(aminopropryl)laurylamine (BAPLA)) ont été ciblées et 5 campagnes de prélèvements réalisées sur l’ensemble du réseau de collecte des eaux usées du CHU de Poitiers ont été menées. Dans ces conditions, une émission continue de biocides sur 24 h, avec des quantités rejetées en journée plus importantes du fait de la plus forte activité de soins et de nettoyage durant cette période a été montrée. Des concentrations de l’ordre de quelques mg/L pour le DDAC et de quelques dizaines de µg/L pour le CHD et le BAPLA ont été observées. En termes de flux massiques, la comparaison des quantités retrouvées dans les rejets aux quantités utilisées par le CHU a permis de préciser la nature des sources d’émission ainsi que les usages et/ou les pratiques les plus propices à ces rejets.Parallèlement, une étude laboratoire de la stabilité et du devenir des biocides dans les eaux résiduaires a été menée. Une première estimation des quantités adsorbées sur les matières en suspension a été obtenue. De même, les produits de dégradation susceptibles d’être générés lors du rejet de biocides en présence d’un résiduel de chlore ont été identifiés et l’évolution de l’écotoxicité vis-à-vis de Vibrio fisheri a été évaluée.Enfin, la possibilité d’un traitement à la source utilisant l’ozone pour limiter les rejets de biocides a été envisagée et une étude pilote sur le terrain a été menée. / The objectives of this study was to study the presence, the fate and the treatment of some biocides in the wastewaters from a hospital. 3 biocidal substances specific to healthcare activities (i.e. didecylmethylammonium chloride (DDAC), chlorhexidine digluconate (CHD) and bis(aminopropryl)laurylamine (BAPLA)) were selected and 5 sampling campaigns were conducted throughout the entire Poitiers University Hospital sewage system. Under these conditions, a continuous biocide discharges over 24 h was shown, with higher quantities discharged during the day. This was pointing out the greater healthcare and facility cleaning activities taking place during this period. Concentrations of a few mg/L for DDAC and a few dozens of µg/L for CHD and BAPLA were detected. In terms of mass flows, the comparison of the quantities found in the discharges with the quantities used by the university hospital made it possible to specify the nature of the sources of emission as well as the uses and / or the practices most favorable to these discharges.In parallel, a laboratory study of the stability and fate of biocides in wastewater was conducted. A first estimate of the amounts adsorbed on suspended solids was obtained. Similarly, the degradation products likely to be generated during the release of biocides in the presence of a chlorine residual have been identified and the evolution of the ecotoxicity towards Vibrio fisheri has been evaluated.Finally, the proposal of an ozone based treatment at source was carried out to limit biocide discharges and a pilot study was conducted on the hospital wastewaters.

Prever a hidrodinâmica das águas e a dispersão de contaminantes nos corpos dágua, principalmente em regiões costeiras, tem sido um problema a ser enfrentado por engenheiros, devido ao aumento dos impactos ambientais que envolvem as obras e a gestão da engenharia costeira. O uso de modelagem matemática como ferramenta de avaliação tornou-se imperativo para tais estudos. O principal objetivo desta Tese é fazer uma análise crítica da utilização da ferramenta de modelagem matemática na avaliação da dispersão de efluentes leves. A área de estudo engloba a RMBS, com ênfase no Sistema Estuarino de Santos / São Vicente. Para a efetivação desta análise são utilizados três modelos hidrodinâmicos - MIKE 21, POM e Delft3D. Esta abordagem apresentou significativa contribuição para as principais conclusões desta Tese e demonstrou, na prática, as diferenças na utilização dos modelos numéricos hidrodinâmicos. Os resultados dos três modelos utilizados apresentaram-se satisfatórios, sendo que os coeficientes de correlação encontrados, entre os resultados das simulações e dados de medição de campo, para o período de Verão de 2002 foram para o MIKE 21 de 0,63 (considerado 20 dias de processamento); o Delft3D de 0,80 (20 dias) e o POM de 0,70 (30 dias), para a Componente x (Componente E-W do vetor velocidade). Os resultados da modelagem com o POM e o Delft3D, comparados com os dados de medição de campo, imprimiram confiabilidade aos dados de correntes extraídos para o Ponto de Lançamento do Emissário de Santos/São Vicente. Neste ponto a máxima velocidade encontrada, na média da profundidade, foi de 0,27 m/s e, somente na superfície esta velocidade pode chegar a 0,35 m/s. Para a avaliação da dispersão da pluma deste emissário, foi utilizado o sistema especialista CORMIX e seus resultados mostraram que para velocidades de 0,27 e 0,18 m/s as diluições iniciais são superiores a 100 e que nas velocidades 0,08 e 0,12 m/s a diluição inicial é menor que 100. Julga-se que este trabalho contribuiu para a obtenção de um grau maior de conhecimento sobre as questões práticas da modelagem hidrodinâmica. Ou seja, esta contribuição é um passo fundamental para que o assunto seja visto de uma forma mais realista, mostrando e discutindo as características e limitações teóricas e práticas existentes em cada modelo utilizado, sob a ótica da engenharia. / The prediction of the hydrodynamic water circulation and pollutants dispersion, mainly in coastal areas, has been a problem that engineers have been facing. This is due to the increase environmental impacts that involve coastal engineering work and management. The usage of mathematic modeling as assessment tool is necessary for these studies. The main purpose of this Thesis consists in using hydrodynamics models in order to evaluate the hydrodynamical behavior in the region, and to study the effluents dispersion by approaching the marines pollution issue mainly concerning domestic wastewater, and petroleum byproducts leakage. The study area is located in the Central Coast of São Paulo State, named Baixada Santista. The highlighted area analyzed is Santos / São Vicente Estuarine System. Three hydrodynamics models were used - MIKE 21, POM and Delft3D. This approach presented a significant contribution for the main conclusions of this Thesis, and it shows the differences among the hydrodynamics mathematical models. The three models presented good results, the correlation coefficients that were found for the Summer of 2002 were 0.63 for MIKE 21 (considering 20 days of processing); 0.80 for Delft3D (20 days); and 0.70 for POM (30 days), for Component x (Component E-W of velocity vector). In the Point of Santos / São Vicente Outfall Discharge, the maximum depth average velocity reaches 0.27 m/s, and in first layer (surface) the velocity can reach 0.35 m/s. In the assessment of plume dispersion for this outfall, was used the software CORMIX and the results has shown initial dilution higher than 100 for the velocities of 0.27 and 0.18 m/s; and initial dilution lower than 100 for the velocities of 0.08 and 0.12 m/s. This Thesis contributed to obtain a better knowledge about hydrodynamic mathematic modeling. The research reveals a realistic point of view of the characteristics and limitations, in theoretical and practical terms, existing in each model used, from engineering perspective.

A crescente industrialização acompanhada do uso de metais pesados nos processos industriais nas últimas décadas resultou num aumento da contaminação do meio ambiente, principalmente em ambientes aquáticos. Assim, sendo a água um recurso natural de suma importância para a vida, métodos de tratamento de efluentes tornam-se indispensáveis para empresas geradoras de efluentes. O objetivo desse trabalho é a utilização de um sistema de troca iônica constituído por micro-colunas de resinas catiônicas e aniônicas para adsorção de metais pesados de soluções industriais, visando à recirculação de água de lavagem de processos de galvanoplastias. As resinas utilizadas são: Amberlyst 15 WET e Amberlyst A-21; Dowex Marathon C e Dowex Marathon A; Purolite C-150 e Purolite A-850. Também se avalia a eluição dos íons metálicos nas resinas em questão. O efeito que a temperatura possui na eluição é avaliado para as resinas catiônicas, Purolite C-150 e Dowex Marathon C. A cinética e a termodinâmica de adsorção do cromo trivalente e do zinco são avaliados. A metodologia consiste em realizar experimentos de adsorção e eluição em colunas de troca-iônica e experimentos de adsorção em batelada para análise da cinética e termodinâmica dos íons presentes em solução. Os resultados mostram que a qualidade da água após a adsorção nos três sistemas propostos está de acordo com os valores permitidos pela Resolução CONAMA 357/05. Analisando os resultados da eluição nas resinas se verifica que o aumento da temperatura favorece a remoção de íons presentes nos sítios de troca da resina, com exceção do cromo trivalente. As reações de troca-iônica dos íons Cr3+ e Zn2+ seguem os modelos de reação pseudo-segunda ordem. A natureza das reações de troca-iônica do cromo trivalente nas resinas estudadas é exotérmica e a do zinco é endotérmica. / The increasing industrialization carried out with the use of heavy metal in industrial processes over the last decades resulted in increasing environmental contamination, mainly in aquatic environments. Thus, as water is an extremely important natural resource for life, effluent treatment methods become essential for effluent generating companies. This work aims at using an ionic exchange system made of micro-columns of both cathionic and anionic resins for heavy metals adsorption of industrial solutions, for the recirculation of wastewater from electroplating processes. The resins used are: Amberlyst 15 WET and Amberlyst A- 21; Dowex Marathon C and Dowex Marathon A; Purolite C-150 and Purolite A-850. An evaluation of the metallic ions elution is also carried out for such resins. The effect of temperature on the elution is assessed for cathionic resins, Purolite C-150 and Dowex Marathon C. The adsorption kinetics and thermodynamics for trivalent chrome and zinc are assessed. The methodology consists of carrying out experiments of adsorption and elution in ion exchange columns and experiments of adsorption by batch for both kinetic and thermodynamic analyses of ions present in the solution. The results show that the water quality after the adsorption in all three systems proposed is in accordance with the values allowed by the CONAMA 357/05 Resolution. By analyzing the results of the elution in the resins, one can observe that the temperature increase favors the removal of ions present in resin-exchange sites, except for the trivalent chrome. The reactions of ionic exchange of Cr3+ and Zn2+ ions follow the models of pseudo-second order reaction. For the resins analyzed, the nature of ionic exchange reactions of the trivalent chrome is exothermic and of the zinc is endothermic.

O Brasil com o propósito de se tornar autossuficiente na produção de radioisótopos e fontes radioativas usados na medicina nuclear, na agricultura e no meio ambiente desenvolveu o projeto de um reator multipropósito de 30 megawatts de potência para atender a demanda nacional. No Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), o Centro de Combustível Nuclear (CCN) é responsável pela fabricação dos combustíveis para o reator IEA-R1 e, possivelmente, pelos combustíveis do reator multipropósito. Com o intuito de atender a demanda para os reatores foi projetada uma nova planta de fabricação com a capacidade máxima de 60 combustíveis por ano, o qual atualmente é de dez. O aumento da produção consequentemente aumentará o volume de efluentes gerados. A atual preocupação com o meio ambiente faz-se necessário elaborar um plano de gestão para tornar o processo sustentável, o qual ocasionará em benefícios ambientais, econômicos e sociais. O processo produtivo do combustível gera vários tipos de efluentes, contendo urânio ou não, sendo sólidos, líquidos e gasosos com características físicas e químicas variadas. Esse estudo tem como objetivo identificar, caracterizar e segregar os efluentes gerados em todo o processo produtivo de obtenção do combustível nuclear do tipo MTR (Materials Testing Reactors). No desenvolvimento do presente trabalho foram utilizadas como base a Resolução n° 357, de 17 de março 2005, e a Resolução n° 430, de 13 de maio de 2011 do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA. Com os resultados obtidos foi possível determinar que os efluentes líquidos são os principais aspectos que podem causar contaminação ao meio ambiente, e a atual situação do CCN mostra que 30% do efluente líquido possui tratamento de recuperação de urânio; 20% dos efluentes líquidos são reutilizados na composição química em que foi gerado; 35% descartado diretamente ao meio ambiente de acordo com a legislação. O restante dos efluentes líquidos, cerca de 15%, estão em fase de desenvolvimento do processo de tratamento. / Brazil with the purpose of becoming self-sufficient in the production of radioisotopes and radioactive sources used in nuclear medicine, agriculture and the environment has developed the project of a multipurpose reactor of 30 megawatts of power to meet the national demand. At the Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), the Centro de Combustível Nuclear (CCN) is responsible for manufacturing fuels for the IEA-R1 reactor and, possibly, the multipurpose reactor fuels. In order to meet the demand for the reactors, a new manufacturing plant with a maximum capacity of 60 fuels per year has been designed, which is currently ten. The increase in production will consequently increase the volume of effluents generated. The current concern with the environment makes it necessary to elaborate a management plan to make the process sustainable, which will lead to environmental, economic and social benefits. The production process of the fuel generates several types of effluents - containing uranium or not - being solid, liquid and gaseous with varied physical and chemical characteristics. This study aims to identify, characterize and segregate the effluents generated in the entire production process of obtaining the nuclear fuel type MTR (Materials Testing Reactors). In the development of this paper, Resolution 357 of March 17, 2005, and Resolution No. 430 of May 13, 2011 of the National Environmental Council - CONAMA, were used. With the results obtained it was possible to determine that the liquid effluents are the main aspects that can cause contamination to the environment, and the current situation of the CCN shows that 30% of the liquid effluent has uranium recovery treatment; 20% of the liquid effluents are reused in the chemical composition in which it was generated; 35% discarded directly to the environment according to the legislation. The rest of the liquid effluents, about 15%, are in the development phase of the treatment process.

A indústria metal-mecânica é responsável pela síntese de um dos efluentes oleosos mais complexos e difíceis de tratamento e reuso. Esses efluentes são constituídos, entre outros poluentes, por fluidos de corte, que servem para refrigerar e lubrificar peças metálicas no sistema de usinagem. Quando esses efluentes são tratados biologicamente é importante que se faça isso com microrganismos autóctones do mesmo, pois o uso desses microrganismos (bioaumentação) tende a ser mais eficaz, uma vez que os mesmos já estão adaptados aos poluentes nele existentes. Com este propósito, o presente trabalho teve como objetivo principal o isolamento e seleção de microrganismos para remediação de um efluente metalmecânico através de tratamentos unitários em bioreator do tipo air-lift e por sistema oxidativo UV/H2O2, além do tratamento integrado com ambos os processos. No tratamento biológico foram utilizados os microrganismos autóctones do efluente estudado, além do uso do fungo Aspergillus niger como microrganismo de referência. A caracterização do efluente bruto mostrou que, em decorrência dos parâmetros determinados como, 1495 mg Pt/L de cor, DQO de 9147 mg/L, 53 mg/L de fenóis-totais, 15666 mg/L de ST, 2,5 mgO2/L de OD, 887 mg/L de O&G e fator de toxicidade crônica de 1667, o mesmo possui um alto potencial poluidor. Foram isolados, da amostra do efluente, seis possíveis tipos de fungos filamentosos. Dentre os quais, Epicoccum nigrum e Cladosporium sp, foram os que se mostraram mais eficazes para a realização do tratamento do efluente em reator do tipo air-lift. No biotratamento em reator airlift o fungo Epicoccum nigrum se mostrou mais eficaz na maioria das reduções dos parâmetros determinados (27% da DQO, 62% de fenóis-totais, 94% do H2O2, 44% da Cond. E e de 43% de O&G), já Cladosporium sp foi mais apto na redução de cor (87%). O tratamento oxidativo com sistema UV/H2O2, obteve reduções mais intensas, do que o tratamento biológico, em relação aos parâmetros de DQO (34%), H2O2 (98%) e no aumento de OD (705%) da amostra do efluente. Entretanto, foi menos eficaz nas reduções de cor (74%), fenóis-totais (24%), ST (15%) e Cond.E (34%) e atingiu um desempenho semelhante, em relação ao tratamento biológico, na redução de O&G (45%). Já o tratamento integrado do efluente por sistema UV/H2O2 seguido de tratamento biológico, propiciou uma intensificação nas reduções de todos os parâmetros avaliados pós-tratamento. Indicando assim que, o tratamento fotoquímico, antecipado ao tratamento biológico, aumentou a biodegradabilidade da amostra do efluente, facilitando desta forma a biorremediação do mesmo em reator air-lift. Entre os três sistemas de tratamento estudados (biológico, UV/H2O2 e UV/H2O2 - biológico), o processo integrado utilizando o sistema fotoquímico UV/H2O2 seguido do tratamento biológico com o fungo E. nigrum foi o mais eficaz para o efluente estudado. / The metalworking industry is responsible for one of the most complex and difficult to reuse and handling, oily effluents synthesis. These effluents are made by cutting fluids which provide refrigeration and purification of metallic pieces in the machining system. When these effluents are biologically treated is important to do this with autochthonous microorganisms, therefore the use of these microorganisms (bioaugmentation) tends to be more efficient because they are already adapted to the existing pollutants. The aim of this work was the isolation and selection of remediation microorganisms of metalworking effluent through unit processes (air-lift bioreactor and UV/H2O2 system) and also through their integration. In the biological treatment were used the autochthonous microorganisms from metalworking effluent beyond the use of Aspergillus niger as reference microorganism. The original effluent characterization presented a great pollutant potential. The value of color of the effluent was 1495 mg Pt/L, COD was 9147 mgO2/L, total phenols was 53 mg/L, total solids (TS) was 15666 mg/L, dissolved oxygen (DO) was 2.5 mgO2/L, oil and grease was 887 mg/L and chronic toxicity factor was 1667. Six possible types of filamentous fungi were isolated from the effluent sample. Among them, Epicoccum nigrum and Cladosporium sp were the most efficient in the air-lift reactor treatment. In the air-lift reactor biotreatment the fungus Epicoccum nigrum was the most efficient in the majority of the parameters reductions (of 27% COD, 62% total phenols, 94% H2O2, 44% electrical conductivity and 43% oil and grease) and Cladosporium sp was more efficient in the color reduction (87%). The oxidative treatment system (UV/H2O2) was more efficient than the biological treatment in the reductions of COD (34%) and H2O2 (98%) and increase of the DO (705%). However was less efficient in the reductions of color (74%), total phenols (24%), TS (15%) and electrical conductivity (34%) and reached a similar performance in the oil and grease reduction (45%). On the other hand, the integrated effluent treatment by UV/H2O2 system followed by biological treatment provided an intensification of reductions in all of the evaluated parameters after treatment. Indicating that the photochemistry treatment anticipated to the biological treatment increased biodegradability of the effluent sample, facilitating bioremediation in reactor air-lift. Among the three treatment systems evaluated (biological, UV/H2O2 and UV/H2O2 - biological), the integrated processes utilizing the photochemistry system UV/H2O2 followed by the biological treatment (E. nigrum) was the most efficient.

Neste trabalho os conceitos de uso racional e reúso, como ferramentas para o gerenciamento de águas e efluentes na indústria são propostos e avaliados. São apresentadas e discutidas algumas considerações sobre a necessidade do desenvolvimento e implantação de programas que objetivam o gerenciamento da água e sobre a importância da aplicação desses programas na indústria. A avaliação e validação das ferramentas propostas foram efetuadas por meio de um Estudo de Caso desenvolvido na Empresa KODAK Brasileira – Industria e Comércio Ltda. Nesse estudo foi feita uma análise dos principais processos produtivos, para a identificação da demanda de água e, conseqüentemente, das áreas com maior potencial para a aplicação de alternativas para o uso racional e para o reúso da água. Os resultados obtidos, dentro desses conceitos, foram bastante satisfatórios em relação à redução do consumo de água e melhoria da produtividade. O potencial de redução no consumo global de água, considerando-se apenas as áreas avaliadas, foi estimado em 14,5%, enquanto o ganho de produtividade foi estimado em 76 horas por mês. Também foi verificado que a prática de reúso, principalmente de efluentes tratados, apresenta limitações. Os dados obtidos por meio do desenvolvimento deste trabalho permitem concluir que o uso racional e reúso são ferramentas básicas para os programas de gerenciamento de águas e efluentes na indústria, mas que as mesmas devem ser cuidadosamente avaliadas, pois podem apresentar limitações de ordem técnica ou econômica. / The rational use and reuse concepts as tools for water and wastewater management programs in industry are proposed and evaluated. It is presented and discussed the basic issues related to the needs of developing and implementing a water and wastewater management program and its importance to industry. The evaluation and validation of the proposed tools were based on a Case Study developed at KODAK Brasileira – Indústria e Comércio Ltda. The main industrial processes were analyzed, in order to identify water demand and major areas for water optimization and reuse opportunities. The results associated with water optimization and reuse, were very satisfactory, both in terms of water consumption reduction as well as productivity increase. The global water reduction potential was estimated at 14,5 %, and the gain on productivity at about 76 hours per month. On the other hand it was verified that wastewater reuse has its own limitations. The results obtained allows for the conclusion that rational use and reuse are basic tools on developing any water and wastewater management program for industry. However the technical and economical limitation should be carefully evaluated.

Esta pesquisa teve como objetivo quantificar a emissão de metano (CH4) proveniente da vinhaça presente em diferentes sistemas de armazenamento e transporte e, adicionalmente, avaliar, por técnicas independentes de cultivo, a microbiota funcional relacionada à produção deste gás. Para atingir esta meta foram realizados três estudos complementares. O primeiro abordou a caracterização dos sistemas de armazenamento e transporte de vinhaça encontrados no Brasil baseado em um questionário aplicado às usinas produtoras de etanol. O segundo visou quantificar as emissões de CH4 em condições de campo provenientes da vinhaça nos canais e tanques e também em laboratório em um estudo de incubação. O terceiro estudo avaliou a microbiota funcional associada à emissão de CH4 através de técnicas independentes de cultivo, como PCR em tempo real (qPCR) e pirosequenciamento. As análises microbiológicas indicaram que as emissões de CH4 são produzidas, preferencialmente, através da decomposição anaeróbia do material orgânico dissolvido da vinhaça depositados no fundo dos sistemas. Estas emissões não são desprezíveis e devem ser consideradas nos cálculos de pegada de carbono do etanol. Nos canais sem revestimento a emissão média em dois anos safras consecutivos apresentou valor de 0,75 kg CO2 eq m-3 de vinhaça, aproximadamente 5 vezes superior às emissões na parte revestida. Nos tanques a emissão foi aproximadamente setenta vezes inferior quando comparada ao canal revestido. O experimento de incubação auxiliou no entendimento de que a vinhaça sozinha não produz quantidades significativas de CH4. Entende-se que os nichos microbianos metanogênicos provavelmente são formados no sedimento, enquanto que a vinhaça mantém as condições de anaerobiose do sedimento necessárias à metanogênese e fornece nutrientes para acelerar a reação. O gênero Methanobrevibacter se mostrou dominante na comunidade microbiana metanogênica, conforme demonstrado pelo pirosequenciamento do gene 16S rRNA. Houve correlação positiva entre a abundância do gene 16S rRNA de Arquéia e dos genes funcionais mcrA e mba com a emissão de CH4. As informações sobre produção e emissão de CH4 e das características da vinhaça constituem informações importantes para tomada de decisão sobre a mitigação e/ou aproveitamento do CH4 gerado para fins econômicos e ambientais. / This research aimed to quantify methane (CH4) emissions from the vinasse in different storage and transportation systems and, additionally, to evaluate the functional microbiota associated with the production of this gas by molecular biology approaches. Three complimentary studies were performed to reach this goal. The first one was related to the characterization of main vinasse storage and transportation systems adopted in Brazil based on a survey administered to the mills, in south-central region of Brazil, producing sugarcane etanol. The second aimed to quantify the CH4 emissions from vinasse in both, field - channels and thanks - and laboratory conditions. The third study evaluated the functional microbiota associated with the CH4 emission by molecular biology approaches like real time PCR ans pyrosequencing. Microbial analysis indicated that CH4 emissions are produced preferably by anaerobic decomposition of the organic material dissolved in the vinasse and deposited on the bottom of the systems. These emissions are not negligible and should be considered in ethanol\'s carbon footprint calculations. At the uncoated part of the channel, the average emission from two crop years was 0.75 kg CO2 eq m-3 of vinasse, about 5 times greater than the emissions at the coated part. Methane emissions from the tank were about seventy times lower than from the uncoated channel. The laboratory experiment supported the understanding that the vinasse alone produces no significant emission of CH4. The microbial methanogenic niches were probably formed in the sediment, while the vinasse keeps sediment anaerobic conditions necessary for methanogenesis and provides nutrients to speed up the reaction. The Methanobrevibacter genus showed dominant in methanogenic microbial community, as demonstrated by pyrosequencing of the 16S rRNA gene. There was a positive correlation between the abundance of 16S rRNA gene Archaea and the functional mcrA and mba genes with the emission of CH4. Information on production and emission of CH4 and vinasse characteristics are important for decision making on mitigation and/or use of gas generated for economic and environmental purposes.

O dióxido de titânio (TiO2) é atualmente um dos catalisadores mais utilizados para remoção de poluentes em efluentes, devido a sua alta estabilidade química, baixo custo, não toxicidade e possibilidade de ativação por radiação solar. O ferricianeto ()63− é um dos complexos cianometálicos mais estáveis gerados nos efluentes da mineração aurífera. Nesta pesquisa se apresenta o estudo de degradação deste complexo por meio de fotolise, fotocatálise com TiO2, e fotocatalise assistida com peróxido (H2O2). Para conferir a degradação do complexo foram analisados ao final do processo, parâmetros químicos como quantificação de cianeto livre, formação de amônia, nitrato, assim como precipitação de ferro metálico. Os ensaios foram feitos no Laboratório de Fotoquímica e Superfícies-LAFOS da Universidade Federal Rio Grande do Sul por meio de uma lâmpada de irradiação UV, o reagente utilizado foi o ferricianeto de potássio [K3Fe(CN)6] grau analítico, preparado como uma solução sintética em condições próximas do pH dos efluentes de mineradoras, a pesquisa foi conduzida em condições de pressão e temperatura ambiente (1 atm e 25°C), testando diferentes concentrações de TiO2 e um analise sob irradiação solar. A partir de uma solução de 100 mg L-1 o efeito da fotólise demostrou que o complexo estudado apresenta uma grande estabilidade uma vez que em condições de irradiação UV (λ>300nm) foi observada uma baixa taxa de degradação após um período de 24 h, abaixo de 20%, enquanto em um sistema de fotocatálise heterogênea com TiO2 em condições alcalinas foram obtidas degradações de até 70%. O melhor resultado se atingiu no sistema de fotocatalise assistida com peroxido, sendo usado 2.5 vezes menos peroxido do que é utilizado na indústria, alcançando 83% degradação para um dos complexos mais estáveis formado pelo cianeto, o ferricianeto. Foram avaliados diferentes parâmetros para analisar o comportamento e degradação do complexo ferricianeto, como por exemplo a adsorção em fase escura do complexo sobre o catalisador; efeito da dosagem de TiO2, ação do H2O2 em baixa concentração, incidência da radiação UV em diferentes fontes com potência de 120 e 200 W e finalmente com radiação solar. Os resultados obtidos mostraram a influência do TiO2 junto com irradiação UV para atingir a degradação do complexo e formação de produtos menos tóxicos. / Titanium dioxide (TiO2) is one of the most frequently used catalysts applied for effluent treatment by pollution removal due to its high chemical stability, low cost, non-toxicity and the solar power is capable to activated it. Ferricyanide ()63− is one of the most stable cyanometallic complexes generated in the gold mining effluents. This research presents the study degradation of this complex by means of photolysis, photocatalysis with TiO2, and photocatalysis assisted with peroxide (H2O2). In order to verify the degradation of the complex, chemical parameters such as quantification of free cyanide, formation of ammonia, nitrate, as well as precipitation of metallic iron were analyzed at the end of the process. The tests were conducted at LAFOS (Surface and Photochemistry Laboratory) at UFRGS (Federal University of Rio Grande do Sul), using a UV irradiation lamp, the reagent used was potassium ferricyanide [K3Fe(CN)6] analytical grade, prepared as a synthetic solution with pH close to what is found at mining companies effluents. The tests were performed at normal temperature and pressure (1 atm e 25°C), testing different concentrations of TiO2 and an analysis under solar irradiation. From a solution of 100 mg L-1 the photolysis effect showed that the complex studied feature a high stability since under UV irradiation conditions (λ> 300 nm) a low degradation rate was observed after a period of 24 h, below 20%, whereas in a heterogeneous photocatalysis system with TiO2 under alkaline conditions degradations of up to 70% were obtained. The best result was obtained in the peroxide assisted photocatalysis system, using 2.5 times less peroxide than is used by the industry, reaching 83% degradation to one of the most stable complexes formed by cyanide, ferricyanide. Different parameters were used to analyze the degradation of ferricyanide complex, such as adsorption in dark stage over the catalyst; low concentration of H2O2, effects from TiO2 dosage, UV radiation incidence from different sources of 120 and 200W and finally solar radiation. The results obtained show the TiO2 influence along with UV irradiation to achieve degradation of the complex and less toxic products.