[pt] O presente trabalho apresenta estudos de simulações dos processos de transporte e atenuação do derramamento de gasolina nas condições encontradas em postos de gasolina. Estas simulações são realizadas através da aplicação de métodos numéricos para análise de transporte de multicompostos em meios porosos. Na simulação são utilizados programas para análise tridimensional de fluxo e transporte de contaminantes, bem como um programa de pré- e pós-processamento gráfico utilizado na definição da geometria, geração da malha de diferenças finitas, definição dos parâmetros adotados e visualização dos resultados. Um estudo detalhado dos programas utilizados nas análises é realizado. Este estudo inclui um teste para validar os dados fornecidos pelo programa de análise de transporte de contaminantes, bem como, a implementação numérica de uma nova reação química (reação do BTEX com o reagente de Fenton). Como aplicação dos procedimentos estudados, foi utilizado um caso de derramamento de gasolina em um posto na cidade do Rio de Janeiro-RJ. Para representar este derramamento, a simulação foi dividida em três etapas. A primeira refere-se à tentativa de reproduzir as condições de fluxo e contaminação do BTEX, medidos no campo, até o instante de retirada dos tanques. A segunda etapa da simulação corresponde ao período após a substituição dos tanques. A última etapa da simulação, corresponde ao início da injeção de oxigênio usado para bioremediação da área contaminada. O trabalho apresenta uma descrição dos programas utilizados e sua formulação. Apresenta e comenta também os resultados das análises e implementação efetuada. / [en] The present work presents studies related to the simulation of transport and attenuation processes of gasoline spills in conditions normally encountered in petrol stations. These studies are carried out through the application of numerical methods for the analysis of transport of multicomponents in porous media. Computer programs for 3D analysis of flow and transport of contaminants were used as well as graphics routines for the visualization of results. A detailed study of the programs used was carried out. Validation tests were performed as well as an external implementation of a new routine to simulate a particular chemical reaction (reaction of BTEX with Fenton`s reagent) related to a special remediation technique. As application of the studied procedures, a case related to the gasoline spill in a petrol station located in the city of Rio de Janeiro-RJ was focused. In order to represent as close as possible the gasoline spill the simulation was divided into three stages. The first one, refers to an attempt to reproduce the flow and contamination conditions of BTEX compounds formed in situ until the removal of the underground tanks. The second stage corresponds to a period just after the replacement of the damaged tanks. Finally, the last stage consisted in the injection of oxygen used for bioremediation of the contaminated area. The present work describes the overall methodology used, the obtained results and pertinent comments. / [es] EL presente trabajo presenta estudios de simulación de los procesos de transporte y atenuación del derrame de gasolina en las condiciones encontradas en los puestos de gasolina. Estas simulaciones son realizadas aplicando métodos numéricos para el análisis de transporte de multicompuestos en medios porosos. En la simulación se utilizan programas par el análisis tridimensional de flujo y transporte de contaminantes, así como un programa de pré y postprocesamiento gráfico utilizado en la definición de la geometría, generación de la malla de diferencias finitas, definición de los parámetros adoptados y visualización de los resultados. Se incluye un detallado estudio de los programas utilizados en el análisis. Este estudio incluye una prueba para validar los datos suministrados por el programa de análisis de transporte de contaminantes, así como, la implementación numérica de una nueva reacción química (reacción del BTEX con el reagente de Fenton). Como aplicación de los procedimentos estudiados, fue utilizado un caso de derramamiento de gasolina en un puesto de la ciudad del Rio de Janeiro RJ. Para representar este derramamento, la simulación fue dividida en tres etapas. La primera intenta reproduzir las condiciones de flujo y contaminación del BTEX, medidos en el campo, hasta el instante de retirada de los tanques. La segunda etapa de la simulación corresponde al período después la substituición de los tanques. La última etapa, corresponde al início de la inyeción de oxígeno usado para biocuración de la área contaminada. EL trabajo presenta una descripción de los programas utilizados, de su formulación y los resultados del análisis son comentados.

[pt] Neste estudo foi avaliada a capacidade de adsorção do poluente orgânico tolueno em contato com a cepa Rhodococcus opacus. O tolueno foi selecionando por fazer parte do grupo de compostos BTEX (Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xileno), que possui elevada toxicidade, causando impacto ambiental em corpos hídricos, solo e ar, além de possuir características mutagênica e carcinogênica em humanos. A determinação e quantificação do tolueno na solução aquosa foram realizadas em um cromatógrafo a gás, acoplado ao espectrômetro de massas com amostrador automático headspace. A cepa Rhodococcus opacus foi caracterizada por análise de espectrometria no infravermelho e medição de potencial zeta, sendo a última realizada antes e após o contato com o tolueno. Os modelos de isotermas lineares de Langmuir, Freundlich e Temkin foram aplicados aos dados experimentais para descrever o processo de adsorção. Tendo o modelo de Langmuir se adaptado melhor ao processo em análise. As variáveis estudadas para otimizar as condições máximas de adsorção foram: tempo de contato, variação do pH, variação da biomassa. Este estudo mostrou que a cepa bacteriana R. opacus apresentou uma boa capacidade de biossorção, principalmente para concentrações baixas, onde removeu 95,99 porcento e 85,69 porcento das respectivas concentrações de 0,6 e 0,8 mg/L de tolueno, atendendo a resolução do CONAMA 357/2005 para águas salobras de Classe I. / [en] In this study was evaluated the adsorption capacity of the organic pollutant toluene by the Rhodococcus opacus strain. Toluene was chosen by being part of the group of BTEX compounds (benzene, toluene, ethylbenzene and xylene), which has high toxicity, causing environmental impact on water bodies, soil and air, and also are mutagenic and carcinogenic to humans. The determination and quantification of toluene in aqueous solution were performed on a gas chromatograph, coupled with a mass spectrometer with headspace autosampler. The strain Rhodococcus opacus was characterized by infrared spectrometry analysis and zeta potential measurement, the last done before and after the sorption. The isotherm linear models of Langmuir, Freundlich and Temkin were applied to the experimental data to describe the adsorption process. Having the Langmuir model better adapted to process analysed. The variables studied to optimize the maximum adsorption conditions were: contact time, pH variation, biomass variation. This study showed that the bacterial strain R. opacus has good biosorption capabilities, particularly at low concentrations, where it removed 95.99 percent and 85.69 percent of the respective concentrations of 0.6 and 0.8 mg/L of toluene, attending the CONAMA resolution 357/2005 for salt waters of Class I.

[pt] As emissões de combustíveis fósseis derivados do petróleo têm um impacto significativo no meio ambiente, nas mudanças climáticas, na poluição do ar e outros. Por isso, existe um grande interesse por fontes alternativas de energia, principalmente aquelas que podem reduzir as emissões de poluentes atmosféricos. Este trabalho teve por objetivo avaliar os perfis das concentrações de poluentes regulamentados (material particulado e CO2) e não regulamentados (benzeno, tolueno, etilbenzeno, xilenos, HPA, hidrocarbonetos alifáticos, aldeídos e metais) originados da queima de diferentes combustíveis em um motor estacionário do ciclo diesel e verificar os possíveis efeitos toxicológicos utilizando células epiteliais brônquica. Os combustíveis utilizados foram: mistura binária diesel com 5 por cento de biodiesel (B5), biodiesel de soja (B100), biodiesel de soja aditivado (B100 adt) e etanol aditivado. Para obter uma maior confiabilidade dos resultados realizou-se a verificação do método para a determinação de monoaromáticos e aldeídos por meio de cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (CG-DIC) e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), respectivamente. O MP foi determinado por gravimetria, Os HPA associados ao MP foram determinados por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG-EM), hidrocarbonetos alifáticos (HA) por CG-DIC e metais foram analisados por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Os perfis das concentrações foram avaliados considerando: o tempo de queima de combustível (15, 30 e 60 min) e, o tempo de armazenamento (7, 14 e 21 dias) a 40 graus Celsius, para avaliar os processos oxidativos que podem ocorrer durante o armazenamento, especialmente no caso do biodiesel. A operação do motor quando ele ainda está frio, por exemplo, em 15 minutos, apresentou maior emissão de MP, benzeno e etilbenzeno para o biodiesel de soja (B100) em comparação com a mistura de diesel com 5 por cento de biodiesel (B5). O estudo dos perfis das concentrações dos compostos mono aromáticos, hidrocarbonetos alifáticos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) mostraram resultados semelhantes aos descritos na literatura, em que o combustível B5 emiti mais poluentes do que o biodiesel. No entanto, comparando alguns poluentes individualmente, as emissões de benzeno e etilbenzeno foram maiores para B100 e B100 adt. O B5 apresentou o maior perfil de concentração para a soma HPA na fase gasosa do que na forma particulada em períodos de funcionamento do motor mais longos. O tempo de armazenamento reduziu as emissões de MP em 40 por cento para B100, 20 por cento para B100 adt e 3 por cento para B5. Em relação à concentração de compostos aromáticos, a redução foi de aproximadamente 60 por cento desses poluentes para B100 e B100 adt. A menor emissão de poluentes foi durante a queima do etanol aditivado. / [en] The emissions of fossil fuels derived from oil have a significant impact on the environment, climate change, air pollution, and others. Therefore, there is great interest in alternative energy sources, especially those that can reduce emissions of air pollutants. The aim of this study was the evaluation of concentration profiles of criteria pollutants, particulate matter (PM) and CO2 and unregulated pollutants (i.e., benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), aliphatic hydrocarbons, aldehyde and metals) originated from burning of different fuels: The evaluated fuels were the binary mixture of fossil diesel with 5 percent biodiesel (B5), biodiesel soybean (B100), additivated biodiesel soybean (B100 adt) and additivated ethanol using a stationary diesel engine cycle, operating at the speed of 1800 rpm and 0 percent load. For a larger reliability of results, the method validation for determination the monoaromatic and aldehydes by gas chromatography flame ionization detection (GC-FID) and high-performance liquid chromatography (HPLC), respectively. PM mass was determinate by gravimetry, PAH associated to the PM were determined by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), aliphatic hydrocarbons were determined by GC-FID, and metals were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The concentration profiles were evaluated considering: 1) burning time (15, 30, and 60 minutes) and; 2) storage time (7, 14, and 21 days) at 40 Celsius Degrees to evaluate the oxidative processes that occur during storage, especially for biodiesel. When it is still cold (i.e., 15 minutes), the operation of the engine showed negative effect on particulate matter (PM), benzene, and ethylbenzene emissions for B100 compared to B5. In this study, the concentration profiles of the monoaromatic, aliphatic hydrocarbons, and PAH showed similar results to those reported in the literature, where B5 fuel emits more pollutants than pure biodiesel. However, comparing some pollutants individually, the benzene and ethylbenzene emissions were higher for B100 and B100 adt. For long engine operation periods, B5 showed the highest concentration profile for the PAH sum in the gaseous in comparison to PAH sum in the particulate phase. The storage time reduced the PM emissions in 40 percent (B100), 20 percent (B100 adt), and 3 percent (B5). Regarding the concentration of aromatics, the reduction was circa 60 percent for B100 and B100 adt. The lowest emission of pollutants was observed for additived ethanol burning.

[pt] A frota veicular brasileira utiliza largamente combustíveis fósseis, como a gasolina, e biocombustíveis, como o bioetanol, este último utilizado in natura, na forma hidratada, ou como aditivo para a gasolina, na forma anidra. Em caso de vazamento destes combustíveis leves para o meio ambiente, a correlação entre contaminantes e fontes suspeitas aplicando técnicas tradicionais, como a Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (GC-MS - Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry) é extremamente difícil, pois gasolinas não possuem biomarcadores e apresentam distribuições de hidrocarbonetos semelhantes, enquanto a diferenciação inequívoca do etanol é inviável. Uma alternativa analítica recente é a Análise de Isótopos Estáveis de Compostos Específicos (CSIA - Compound-specific stable isotope analysis) por meio de Espectrometria de Massas de Razão Isotópica em Fluxo Contínuo (CF-IRMS - Continuous Flow Isotope Ratio Mass Spectrometry). Neste trabalho, uma metodologia de análise isotópica aplicável à gasolina foi implementada utilizando também a extração em Headspace (HS-CF-IRMS). A introdução de amostras por Micro Extração em Fase Sólida (SPME - Solid Phase Micro Extraction), como alternativa ao Headspace, também foi avaliada, apresentando, no entanto, problemas técnicos que restringiram seu uso apenas aos padrões de BTEX, inviabilizando sua aplicação em amostras de gasolina nas condições testadas. Foram analisadas as razões isotópicas de hidrogênio (delta elevado a 2 H) de tolueno, etilbenzeno e xilenos de 38 amostras de gasolina coletadas em 12 refinarias brasileiras ao longo de várias campanhas de amostragem, visando avaliar a existência de assinaturas isotópicas específicas para cada refinaria pesquisada. Os resultados foram avaliados estatisticamente utilizando Análise de Variância (ANOVA), na qual foram encontrados grupos de dados estatisticamente homogêneos. A representação e análise gráfica tridimensional destes grupos de dados permitiu identificar seis refinarias com razões isotópicas específicas, assim como dois conjuntos de refinarias agrupadas por similaridade de assinaturas isotópicas na maioria dos gráficos estudados. No entanto, devido a valores discrepantes entre campanhas distintas para algumas refinarias, os resultados preliminares obtidos neste estudo são válidos somente para as campanhas não excluídas no tratamento estatístico, não podendo, portanto, ser entendidos como uma regra geral. Com relação ao etanol, marcadores isotópicos foram utilizados e testados como ferramenta para identificação de sua origem geográfica. Neste caso, foram avaliadas as razões isotópicas de carbono (delta elevado a 13 C) e hidrogênio (elevado a 2 H) do biocombustível produzido em quatro usinas localizadas em áreas de cultivo dos estados do Amazonas (Norte), Mato Grosso (Centro-Oeste), São Paulo (Sudeste) e Rio Grande do Sul (Sul), bem como os valores de delta13C da cana-de-açúcar coletada nos respectivos canaviais. A técnica empregada foi CF-IRMS. Também foram determinados os perfis isotópicos de oxigênio (delta elevado a 18 O) e hidrogênio em água da planta, do solo de cultivo, da precipitação pluviométrica e de corpos d água associados aos canaviais das respectivas usinas, através da técnica de Espectroscopia de Infravermelho de Razão Isotópica (IRIS – Isotope Ratio Infrared Spectroscopy). O etanol apresentou variações sazonais de delta2H similares às observadas para a água da planta, ressaltando a influência do ciclo hidrológico na sua razão isotópica. Foi constatado que a influência substancial e complexa do ciclo hidrológico sobre delta elevado a 2 H, aliada à pequena variação de delta elevado a 13 C, dificulta o uso destes isótopos como marcadores de origem do etanol. / [en] Brazilian vehicle fleet makes wide use of fossil fuels and biofuels such as gasoline and bioethanol, the latter used neat, hydrated, or as gasoline additive, anhydrous. In case of leakage of such light fuels to the environment, correlation between contaminants and suspicious sources applying traditional techniques such as Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) is extremely difficult, since gasoline does not have biomarkers and presents similar hydrocarbons distributions, while unambiguous differentiation of ethanol is unfeasible. A recent analytical alternative is the Compound-Specific Stable Isotope Analysis (CSIA) by Continuous Flow Isotope Ratio Mass Spectrometry (CF-IRMS). In this work, a methodology for isotopic analysis suitable to gasoline was implemented using also headspace extraction (HS-CF-IRMS). Sample introduction using Solid Phase Micro-Extraction (SPME) as an alternative to Headspace was also evaluated, presenting, however, technical problems which restricted its use only to BTEX standards, preventing its application in gasoline samples under the tested conditions. Analyses of hydrogen isotopic ratios (delta 2 H) for toluene, ethylbenzene and xylenes present in the composition of 38 gasoline samples collected in 12 Brazilian refineries were performed along several sampling campaigns, aiming at the assessment of the existence of specific isotopic signatures for each refinery studed. Results obtained were statistically evaluated using Analysis of Variance (ANOVA), yielding statistically homogeneous groups of data. Graphical representation analysis in 3D of these data sets allowed the identification of six refineries with specific isotopic ratios, as well as two sets grouped by similarity of their isotopic ratios in most of the studied plots. However, due to inconsistent values between different campaigns for some refineries, the preliminary results obtained in this study are valid only for the campaigns not excluded in the statistical treatment, therefore they cannot be understood as a general rule. Regarding to ethanol, isotopic markers were used and tested as a tool for identification of its geographical origin. In this case carbon and hydrogen isotopic ratios (delta 13 C and delta 2 H) were evaluated in the biofuel produced in four sugarcane mills located in crop areas from the states of Amazonas (North), Mato Grosso (Center-West), São Paulo (Southeast) and Rio Grande do Sul (South), as well as delta 13 C values in plants collected in respective sugarcane fields. The technique used was CF-IRMS. Also, oxygen (delta 18 O) and hydrogen isotopic patterns were determined in plant-water, soil-water, rainwater, and water from reservoirs and some rivers associated to each sugarcane mill, through Isotope Ratio Infrared Spectroscopy (IRIS). Ethanol showed similar seasonal variation of delta 2 H as those observed for plant-water, highlighting the influence of hydrological cycle on the isotopic fingerprint of the alcohol. It was found that the substantial and complex influence of the hydrological cycle on delta 2 H and the small variations on delta 13 C constrain the use of isotopes as tracers for ethanol origin.