Nas últimas décadas o crescimento industrial decorrente do desenvolvimento tecnológico e outras atividades consideradas indispensáveis à vida humana, estão gerando graves problemas ambientais, que está despertando uma preocupação a nível mundial. Dentre os vários contaminantes os metais tóxicos têm recebido atenção especial, pela sua persistência ao ingressar nos ecossistemas acumulando-se por toda a cadeia alimentar, uma vez que são extremamente tóxicos, mesmo em quantidades muito baixas. No Brasil, a legislação ambiental vigente já estabelece normas bastante rigorosas no que diz respeito ao descarte de águas contaminadas por metais tóxicos. Para que o tratamento deste tipo de efluentes seja feito adequadamente, e para que possam ser impostos limites máximos cada vez mais compatíveis com a sustentabilidade da vida moderna, torna-se relevante a preocupação com novas tecnologias mais eficientes e econômicas que permitam a remoção de metais tóxicos do ambiente contaminado. Hoje o tratamento do ambiente contaminado é realizado empregandose tecnologias convencionais baseadas em princípios físico-químicos, as quais estão sendo consideradas ineficientes e economicamente inviáveis. Alternativamente, uma nova tecnologia, a biorremediação, vem ganhando cada vez mais importância, devido às vantagens que oferece: simplicidade, eficiência e baixo custo. Para isto é necessário ser avaliada a utilização de microorganismos resistentes e eficazes na remoção do metal, pois, nesta fase são necessários que sejam selecionados organismos com características favoráveis ao processo. Dentro deste contexto, a proposta desse projeto foi isolar e caracterizar micro-organismos de uma área de mineração, avaliando os mecanismos e estratégias para o seu uso na remediação de áreas contaminadas a fim de otimizar a sua capacidade de adsorver íons de metais tóxicos, com vistas à utilização destas bactérias para a biossorção de efluentes de mineração. Foram isoladas e identificadas 105 cepas resistentes a cobre, destas 12 cepas foram capazes de crescer à 7.5 mM de cobre. Experimentos de adsorção com metais tóxicos (Cu, Cd e Ni) mostraram que tais cepas são promissoras na ampliação de tecnologias para uma mineração menos impactante, como a exploração de fontes de metais em baixa concentração, transformando o resíduo em fonte de extração economicamente viável e ambientalmente favorável. / Recently, technological development has been resulted in an industrial growth and has been creating serious environmental problems as concern worldwide. Toxic metals have received special attention among many others contaminants, because their persistence in ecosystems and their capability of accumulation throughout the food chain (even in low amounts). Environmental legislation in Brazil has very strict standards regarding discharge of toxic metals contaminated water. For a successful treatment of such effluents, it is relevant to concern about new technologies more efficient and economics to allow the removal of metals heavy from contaminated environment. Today the treatment of contaminated area is carried out conventional technologies based on physicochemical principles, which are inefficient and uneconomical. Alternatively, a new technology, called bioremediation, is being more important due to the advantages it offers: simplicity, efficiency and low cost. Bioremediation may be a viable alternative for areas contaminated by toxic metals. It\'s needed to evaluate the use of resistant and effective microorganisms in removing the metal, because it\'s required to be selected organisms with favorable characteristics for the process. In this context, the aim of this project is isolating and characterizing microorganisms from a mining area, evaluating the mechanisms and strategies for using in the remediation of contaminated areas, in order to optimize its adsorb heavy metal ions ability and use these bacteria for bioremediation of mining effluents. This work isolated and identified 105 strains resistant to copper, 12 of them were able to grow up to 7.5 mM copper, adsorption experiments with toxic metals (Cu, Cd and Ni) showed that these strains are promising in expanding technologies for sustainable mining, such as the exploitation of low concentration metal sources, turning waste into economically viable mining and environmentally friendly.

Nas últimas décadas o crescimento industrial decorrente do desenvolvimento tecnológico e outras atividades consideradas indispensáveis à vida humana, estão gerando graves problemas ambientais, que está despertando uma preocupação a nível mundial. Dentre os vários contaminantes os metais tóxicos têm recebido atenção especial, pela sua persistência ao ingressar nos ecossistemas acumulando-se por toda a cadeia alimentar, uma vez que são extremamente tóxicos, mesmo em quantidades muito baixas. No Brasil, a legislação ambiental vigente já estabelece normas bastante rigorosas no que diz respeito ao descarte de águas contaminadas por metais tóxicos. Para que o tratamento deste tipo de efluentes seja feito adequadamente, e para que possam ser impostos limites máximos cada vez mais compatíveis com a sustentabilidade da vida moderna, torna-se relevante a preocupação com novas tecnologias mais eficientes e econômicas que permitam a remoção de metais tóxicos do ambiente contaminado. Hoje o tratamento do ambiente contaminado é realizado empregandose tecnologias convencionais baseadas em princípios físico-químicos, as quais estão sendo consideradas ineficientes e economicamente inviáveis. Alternativamente, uma nova tecnologia, a biorremediação, vem ganhando cada vez mais importância, devido às vantagens que oferece: simplicidade, eficiência e baixo custo. Para isto é necessário ser avaliada a utilização de microorganismos resistentes e eficazes na remoção do metal, pois, nesta fase são necessários que sejam selecionados organismos com características favoráveis ao processo. Dentro deste contexto, a proposta desse projeto foi isolar e caracterizar micro-organismos de uma área de mineração, avaliando os mecanismos e estratégias para o seu uso na remediação de áreas contaminadas a fim de otimizar a sua capacidade de adsorver íons de metais tóxicos, com vistas à utilização destas bactérias para a biossorção de efluentes de mineração. Foram isoladas e identificadas 105 cepas resistentes a cobre, destas 12 cepas foram capazes de crescer à 7.5 mM de cobre. Experimentos de adsorção com metais tóxicos (Cu, Cd e Ni) mostraram que tais cepas são promissoras na ampliação de tecnologias para uma mineração menos impactante, como a exploração de fontes de metais em baixa concentração, transformando o resíduo em fonte de extração economicamente viável e ambientalmente favorável. / Recently, technological development has been resulted in an industrial growth and has been creating serious environmental problems as concern worldwide. Toxic metals have received special attention among many others contaminants, because their persistence in ecosystems and their capability of accumulation throughout the food chain (even in low amounts). Environmental legislation in Brazil has very strict standards regarding discharge of toxic metals contaminated water. For a successful treatment of such effluents, it is relevant to concern about new technologies more efficient and economics to allow the removal of metals heavy from contaminated environment. Today the treatment of contaminated area is carried out conventional technologies based on physicochemical principles, which are inefficient and uneconomical. Alternatively, a new technology, called bioremediation, is being more important due to the advantages it offers: simplicity, efficiency and low cost. Bioremediation may be a viable alternative for areas contaminated by toxic metals. It\'s needed to evaluate the use of resistant and effective microorganisms in removing the metal, because it\'s required to be selected organisms with favorable characteristics for the process. In this context, the aim of this project is isolating and characterizing microorganisms from a mining area, evaluating the mechanisms and strategies for using in the remediation of contaminated areas, in order to optimize its adsorb heavy metal ions ability and use these bacteria for bioremediation of mining effluents. This work isolated and identified 105 strains resistant to copper, 12 of them were able to grow up to 7.5 mM copper, adsorption experiments with toxic metals (Cu, Cd and Ni) showed that these strains are promising in expanding technologies for sustainable mining, such as the exploitation of low concentration metal sources, turning waste into economically viable mining and environmentally friendly.

Os materiais reativos orgânicos, como turfas e compostos, apresentam um considerável potencial efetivo de utilização na remediação de áreas contaminadas por metais potencialmente tóxicos, haja vista sua elevada capacidade de adsorção, comumente associada a altos teores de matéria orgânica. O emprego do composto orgânico se torna vantajoso por ser uma possibilidade de destinação final correta dos resíduos sólidos urbanos compostáveis, conforme as políticas públicas, podendo agregar valor econômico e ambiental ao resíduo. Nessa perspectiva, na seleção dos materiais reativos mais viáveis para serem empregados na retenção de metais é imprescindível sua caracterização (geológica e geotécnica) e o estudo de sua real capacidade adsortiva, através de ensaios de adsorção. Assim, o objetivo desta pesquisa foi a caracterização geológica e geotécnica de uma turfa (proveniente da bacia hidrográfica do rio Mogi Guaçu, município de Cravinhos) e de quatro compostos (compostos total, indiano, estático e alambrado, advindos de composteiras localizadas na Universidade de São Paulo - São Carlos), bem como ensaios de adsorção (equilíbrio em lote) com chumbo (Pb), zinco (Zn) e cádmio (Cd). Para tanto foram realizados os seguintes ensaios de caracterização: granulometria, massa específica dos sólidos, densidade, teor de umidade, parâmetros físico-químicos (potencial hidrogeniônico (pH), &Delta;pH, potencial de oxi-redução (Eh) e condutividade elétrica (CE), ponto de efeito salino nulo (PESN), matéria orgânica (MO), teor de cinzas (Cz), capacidade de troca catiônica (CTC), capacidade de retenção de água (CRA), composição elementar (C, H e N), carbono orgânico, Difratometria de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios-X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura/Espectroscopia de Energia Dispersiva por Raios-X (MEV/EDS) e Análise Térmica Diferencial (ATD). A partir do conhecimento minucioso dos parâmetros físicos e químicos dos materiais foi possível proceder o ensaio de equilíbrio em lote com soluções monoelementares de Pb, Zn e Cd com oito concentrações distintas e inferiores a 220 mg L-1 e razão material reativo/solução de 1/50 (conforme definido em etapa preliminar). Quanto aos resultados de caracterização, turfa e compostos apresentaram características promissoras para a adsorção. A turfa revelou um pH moderadamente ácido (5,1), um &Delta;pH negativo (-1,0) atestando para a presença majoritária de cargas negativas na superfície das partículas, o que foi confirmado pelo PESN (3,6) < pH (5,1), um considerável teor de MO (520,43 mg kg-1) e uma CTC elevada (91,00 cmolc kg-1). Já os compostos exibiram valores de pH ligeiramente ácidos a ligeiramente básicos (6,4 a 7,7), &Delta;pH negativo (-0,4 a -1,0), MO promissora (193,92 a 418,70 mg kg-1) e CTC variável (29,00 a 75,00 cmolc kg-1). Em termos gerais, os compostos total e indiano apresentaram características mais favoráveis para a retenção metálica o que foi confirmado por etapa preliminar do ensaio de adsorção. Como o composto indiano sobressaiu levemente na imobilização de Cd e Zn e por ele apresentar maior controle no processo de compostagem ele foi o escolhido para a realização do ensaio de equilíbrio em lote com variadas concentrações de Pb, Zn e Cd, assim como a turfa. Os resultados finais de adsorção atestaram que a turfa e o composto indiano apresentaram a mesma ordem de afinidade metálica: Pb > Cd > Zn, sendo que o composto revelou uma tendência superior de adsorção. A turfa revelou uma porcentagem de remoção metálica (A%) superior a 90% para concentrações de Pb de até 137 mg L-1, enquanto o composto adsorveu mais de 98% do Pb em todas as concentrações estudadas (26 a 214 mg L-1), não atingindo o estado de saturação. Dessa forma, turfa e compostos, caracterizados por um baixo custo e uma significativa disponibilidade, podem ser enquadrados como potenciais materiais reativos orgânicos para a imobilização de cátions metálicos, principalmente Pb2+ e Cd2+. / Organic reactive materials, such as peat and compounds, have a considerable potential for use in the remediation of contaminated areas by potentially toxic metals, due to their high adsorption capacity, commonly associated with high organic matter content. The use of organic compound becomes advantageous because it is a possibility of final destination for the compostable municipal solid waste, according to the public policies, being able to add economic and environmental value to the waste. In this perspective, the selection of the most viable reactive materials to be used in the retention of metals is needful, its characterization (geological and geotechnical) and the study of its real adsorptive capacity through adsorption tests are essential. Thus, the objective of this research was to characterize the geological and geotechnical characteristics of a peat (from Mogi Guaçu\'s basin in the city Cravinhos) and four compounds (total, indian, static and wired, from composters located at the University of São Paulo), besides batch tests with lead (Pb), zinc (Zn) and cadmium (Cd). To achieve the objectives, the following tests were done: particle size analysis, solids specific mass\' determination, density, moisture content, physico-chemical parameters (potential hydrogenion - pH, &Delta;pH, oxy-reduction potential - Eh and electrical conductivity - EC), point of zero salt effect (PZSE), organic matter (OM), ash content, cation exchange capacity (CEC), water retention capacity (WRC), elemental composition (C, H and N), organic carbon, X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy/X-Ray Dispersive Energy Spectroscopy (SEM/DES) and Differential Thermal Analysis (DTA). From the detailed knowledge of the physical and chemical parameters of the materials was possible to perform the batch equilibrium test with monoelemental solutions of Pb, Zn and Cd with different concentrations below 220 mg L-1 and reactive material/solution ratio of 1/50 (as defined in the preliminary stage). Regarding the characterization results, peat and compounds presented promising characteristics for adsorption. The peat showed moderately acidic pH (5.1), negative &Delta;pH (-1.0) attesting to a majority presence of negative charges on the surface of the particles, which was confirmed by the PZSE (3.6) < pH (5.1), a considerably high OM content (520.43 mg kg-1) and a high CEC (91.00 cmolc kg-1). The compounds exhibited from slightly acidic to slightly basic pH values (6.4 to 7.7), negative &Delta;pH (-0.4 to -1.0), promising OM (193.92 to 418.70 mg kg-1) and variable CEC (29.00 to 75.00 cmolc kg-1). In general, terms, the total and indian compounds presented more favorable characteristics for metal retention, what was confirmed by the preliminary step of the adsorption test. As the Indian compound had a small enhancement on the immobilization of Cd and Zn and due, it showed greater control in the composition process, it was chosen for a batch equilibrium test with varying concentrations of Pb, Zn and Cd, as well as a peat. The final adsorption results showed that the peat and the indian compound had the same order of metal affinity: Pb > Cd > Zn, whereby the compound showed a higher adsorption tendency. The peat showed a metal removal percentage (A%) higher than 90% for Pb concentrations up to 137 mg L-1, while the compound adsorbed more than 98% at all concentrations studied (26 to 214 mg L-1) not reaching the saturation state. Thus, peat and organic compounds, characterized by a low cost and a significant availability, can be classified as potential organic low-cost reactive materials for metal cations immobilization, mainly Pb2+ and Cd2+.

Os materiais reativos orgânicos, como turfas e compostos, apresentam um considerável potencial efetivo de utilização na remediação de áreas contaminadas por metais potencialmente tóxicos, haja vista sua elevada capacidade de adsorção, comumente associada a altos teores de matéria orgânica. O emprego do composto orgânico se torna vantajoso por ser uma possibilidade de destinação final correta dos resíduos sólidos urbanos compostáveis, conforme as políticas públicas, podendo agregar valor econômico e ambiental ao resíduo. Nessa perspectiva, na seleção dos materiais reativos mais viáveis para serem empregados na retenção de metais é imprescindível sua caracterização (geológica e geotécnica) e o estudo de sua real capacidade adsortiva, através de ensaios de adsorção. Assim, o objetivo desta pesquisa foi a caracterização geológica e geotécnica de uma turfa (proveniente da bacia hidrográfica do rio Mogi Guaçu, município de Cravinhos) e de quatro compostos (compostos total, indiano, estático e alambrado, advindos de composteiras localizadas na Universidade de São Paulo - São Carlos), bem como ensaios de adsorção (equilíbrio em lote) com chumbo (Pb), zinco (Zn) e cádmio (Cd). Para tanto foram realizados os seguintes ensaios de caracterização: granulometria, massa específica dos sólidos, densidade, teor de umidade, parâmetros físico-químicos (potencial hidrogeniônico (pH), &Delta;pH, potencial de oxi-redução (Eh) e condutividade elétrica (CE), ponto de efeito salino nulo (PESN), matéria orgânica (MO), teor de cinzas (Cz), capacidade de troca catiônica (CTC), capacidade de retenção de água (CRA), composição elementar (C, H e N), carbono orgânico, Difratometria de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios-X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura/Espectroscopia de Energia Dispersiva por Raios-X (MEV/EDS) e Análise Térmica Diferencial (ATD). A partir do conhecimento minucioso dos parâmetros físicos e químicos dos materiais foi possível proceder o ensaio de equilíbrio em lote com soluções monoelementares de Pb, Zn e Cd com oito concentrações distintas e inferiores a 220 mg L-1 e razão material reativo/solução de 1/50 (conforme definido em etapa preliminar). Quanto aos resultados de caracterização, turfa e compostos apresentaram características promissoras para a adsorção. A turfa revelou um pH moderadamente ácido (5,1), um &Delta;pH negativo (-1,0) atestando para a presença majoritária de cargas negativas na superfície das partículas, o que foi confirmado pelo PESN (3,6) < pH (5,1), um considerável teor de MO (520,43 mg kg-1) e uma CTC elevada (91,00 cmolc kg-1). Já os compostos exibiram valores de pH ligeiramente ácidos a ligeiramente básicos (6,4 a 7,7), &Delta;pH negativo (-0,4 a -1,0), MO promissora (193,92 a 418,70 mg kg-1) e CTC variável (29,00 a 75,00 cmolc kg-1). Em termos gerais, os compostos total e indiano apresentaram características mais favoráveis para a retenção metálica o que foi confirmado por etapa preliminar do ensaio de adsorção. Como o composto indiano sobressaiu levemente na imobilização de Cd e Zn e por ele apresentar maior controle no processo de compostagem ele foi o escolhido para a realização do ensaio de equilíbrio em lote com variadas concentrações de Pb, Zn e Cd, assim como a turfa. Os resultados finais de adsorção atestaram que a turfa e o composto indiano apresentaram a mesma ordem de afinidade metálica: Pb > Cd > Zn, sendo que o composto revelou uma tendência superior de adsorção. A turfa revelou uma porcentagem de remoção metálica (A%) superior a 90% para concentrações de Pb de até 137 mg L-1, enquanto o composto adsorveu mais de 98% do Pb em todas as concentrações estudadas (26 a 214 mg L-1), não atingindo o estado de saturação. Dessa forma, turfa e compostos, caracterizados por um baixo custo e uma significativa disponibilidade, podem ser enquadrados como potenciais materiais reativos orgânicos para a imobilização de cátions metálicos, principalmente Pb2+ e Cd2+. / Organic reactive materials, such as peat and compounds, have a considerable potential for use in the remediation of contaminated areas by potentially toxic metals, due to their high adsorption capacity, commonly associated with high organic matter content. The use of organic compound becomes advantageous because it is a possibility of final destination for the compostable municipal solid waste, according to the public policies, being able to add economic and environmental value to the waste. In this perspective, the selection of the most viable reactive materials to be used in the retention of metals is needful, its characterization (geological and geotechnical) and the study of its real adsorptive capacity through adsorption tests are essential. Thus, the objective of this research was to characterize the geological and geotechnical characteristics of a peat (from Mogi Guaçu\'s basin in the city Cravinhos) and four compounds (total, indian, static and wired, from composters located at the University of São Paulo), besides batch tests with lead (Pb), zinc (Zn) and cadmium (Cd). To achieve the objectives, the following tests were done: particle size analysis, solids specific mass\' determination, density, moisture content, physico-chemical parameters (potential hydrogenion - pH, &Delta;pH, oxy-reduction potential - Eh and electrical conductivity - EC), point of zero salt effect (PZSE), organic matter (OM), ash content, cation exchange capacity (CEC), water retention capacity (WRC), elemental composition (C, H and N), organic carbon, X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (XRF), Scanning Electron Microscopy/X-Ray Dispersive Energy Spectroscopy (SEM/DES) and Differential Thermal Analysis (DTA). From the detailed knowledge of the physical and chemical parameters of the materials was possible to perform the batch equilibrium test with monoelemental solutions of Pb, Zn and Cd with different concentrations below 220 mg L-1 and reactive material/solution ratio of 1/50 (as defined in the preliminary stage). Regarding the characterization results, peat and compounds presented promising characteristics for adsorption. The peat showed moderately acidic pH (5.1), negative &Delta;pH (-1.0) attesting to a majority presence of negative charges on the surface of the particles, which was confirmed by the PZSE (3.6) < pH (5.1), a considerably high OM content (520.43 mg kg-1) and a high CEC (91.00 cmolc kg-1). The compounds exhibited from slightly acidic to slightly basic pH values (6.4 to 7.7), negative &Delta;pH (-0.4 to -1.0), promising OM (193.92 to 418.70 mg kg-1) and variable CEC (29.00 to 75.00 cmolc kg-1). In general, terms, the total and indian compounds presented more favorable characteristics for metal retention, what was confirmed by the preliminary step of the adsorption test. As the Indian compound had a small enhancement on the immobilization of Cd and Zn and due, it showed greater control in the composition process, it was chosen for a batch equilibrium test with varying concentrations of Pb, Zn and Cd, as well as a peat. The final adsorption results showed that the peat and the indian compound had the same order of metal affinity: Pb > Cd > Zn, whereby the compound showed a higher adsorption tendency. The peat showed a metal removal percentage (A%) higher than 90% for Pb concentrations up to 137 mg L-1, while the compound adsorbed more than 98% at all concentrations studied (26 to 214 mg L-1) not reaching the saturation state. Thus, peat and organic compounds, characterized by a low cost and a significant availability, can be classified as potential organic low-cost reactive materials for metal cations immobilization, mainly Pb2+ and Cd2+.