Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2008. / Submitted by Suelen Silva dos Santos (suelenunb@yahoo.com.br) on 2009-09-22T17:02:54Z No. of bitstreams: 1 2008_SandraRLonghin_completa.pdf: 1902688 bytes, checksum: 664e6fc3291bfecdcc45c6794b75f0b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-06-30T20:37:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_SandraRLonghin_completa.pdf: 1902688 bytes, checksum: 664e6fc3291bfecdcc45c6794b75f0b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-06-30T20:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_SandraRLonghin_completa.pdf: 1902688 bytes, checksum: 664e6fc3291bfecdcc45c6794b75f0b3 (MD5) Previous issue date: 2008 / A presença de compostos farmacêuticos e de higiene pessoal no ambiente aquático tem sido objeto de preocupação entre a comunidade científica. Uma forma de aporte dessas substâncias ocorre por meio dos efluentes das indústrias farmacêuticas que possuem baixa biodegradabilidade e alta toxicidade. A preocupação com relação aos efluentes da produção industrial dos antibióticos beta-lactâmicos se deve ao fato de que os mesmos podem promover efeitos negativos como o desenvolvimento de organismos resistentes no ambiente aquático. O presente estudo avalia a eficiência dos Processos Oxidativos Avançados (POA) homogêneo UV, H2O2/UV, Fe2+/H2O2, Fe2+ H2O2/UV, Fe3+/ H2O2, Fe3+/ H2O2/UV e Fe2+/ H2O2/solar na degradação de amostras sintéticas dos antibióticos AMX e AMP. Para esses POA investigou-se o efeito de parâmetros como a concentração dos íons Fe+2, Fe+3, a concentração de H2O2, a ação da radiação UV e solar na degradação de AMX e AMP. O processo Fenton (Fe2+/H2O2) apresentou os melhores resultados mostrando-se bastante promissor. Esse processo é eficiente, simples e de baixo custo A avaliação da eficiência dos processos se deu por meio do acompanhamento da variação da concentração de AMX e AMP por espectrofotometria no UV, pela redução da DQO durante 60 min de reação e pela avaliação da presença de compostos carbônicos nos resíduos sólidos da degradação por espectrometria no IR. A toxicidade e a biodegradabilidade dos produtos formados pelo processo Fenton também foram objeto de estudo. A toxicidade foi avaliada pela influência na determinação da dose letal para 50% dos organismos (DL50) em Artemia salina e pela inibição do crescimento radicular e alteração no ciclo celular mitótico do organismo Allium cepa. Os resultados observados para a redução da concentração dos analitos AMX e AMP foram acima de 95,0% para os POA Fenton e foto-Fenton após 60 min de reação. A redução da DQO observada para o processo Fenton atingiu 75% para AMX e 81% para AMP. O resíduo sólido resultante do processo de oxidação com Fe2+/H2O2 para AMX e AMP mostrou, para ambos os antibióticos, a presença de compostos carbônicos. As respostas para toxicidade dos produtos gerados resultaram para o sistema-teste Artemia salina um DL50=70% (v/v) após 48 h de ensaio, para AMX/Fenton e DL50= 50% (v/v), após 72 h, de ensaio para AMP/Fenton. No sistema-teste Allium cepa, a toxicidade avaliada pelo crescimento da raiz foi observada para soluções acima de 5% de diluição (v/v) tanto para AMX quanto para AMP. Quanto à genotoxicidade, os resíduos de degradação apresentaram para o sistema Allium cepa alterações no ciclo celular mitótico, o que indica toxicidade podendo promover mutação no conteúdo genético celular. A biodegradabilidade (DBO/DQO) dos resíduos do tratamento por Fe2+/H2O2 mostraram uma recalcitrância indicando a necessidade de tratamento combinado como químico/biológico para este efluente. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The presence of active pharmaceutical substances and personal-care products in aquatic environment has been a great concern for the scientific community. Pharmaceutical industries are one of the main sources of these types of compounds, which are characterized by low degradability and high toxicity. The antibiotic preparation may negatively affect living organisms in water bodies. However, some organisms in the water bodies may become resistant after their contact with the bioactive chemical wastes. In the present work the efficiency of some homogeneous Advanced Oxidation Process (AOP) UV, H2O2/UV, Fe2+/H2O2, Fe2+ H2O2/UV, Fe3+/ H2O2, Fe3+/ H2O2/UV e Fe2+/ H2O2/solar radiation was investigated toward the degradation of AMX and AMP. The effect of relevant experimental parameters Fe+2, Fe+3, H2O2 concentration and the UV radiation was investigate. The Fenton process (Fe2+/H2O2) offered the most promising results, mainly accounts of high degradation capacity higher than 97% at reaction time 60 min. This process is high operational, simplicity and low coast. The efficiency of Fenton process was available using UV-Vis spectral data and chemical oxygen demand (COD). The results showed that AOP Fenton and AOP photo-Fenton are able to reduce near 100% of the concentrations of AMX and AMP after 60 min of reaction. The reduction of COD using Fenton process reached 75% and 81% for AMX and AMP, respectively. Solid residues from AMX and AMP oxidation reactions produced by Fenton reagent was evaluated by infrared spectroscopy (IR). The IR results showed the presence of carbonic compounds for both antibiotics. Toxicity tests with Artemia salina and Allium cepa were performed because of fast answers related to the toxicity of by-products from oxidation process. Artemia salina was efficient for the AMX/Fenton and AMP/Fenton, which showed DL50= 70% (v/v), after 48 h, and DL50= 50% (v/v), after 72 h, respectively. Allium cepa was efficient for chemical solution greater than 5% dilution (v/v) for both AMX and AMP considering the effects of toxicity on roots growth. Allium cepa showed changes in the mitotic cellular cycle for both AMX and AMP under Fenton reagent. It indicates an eventual mutation in the cellular genetic content. The biodegradability (BOD/COD) of Fenton process residue was investigated and shows the low biodegradation for AMX residues.

Esta tese abrange uma série de estudos relacionados ao maior vazamento (cerca de 4 milhões de litros) de óleo cru em área continental ocorrido no Brasil, no ano de 2000, na Refinaria Presidente Getúlio Vargas (REPAR). A evolução da contaminação na área é aqui discutida, enfatizando-se o sistema Banhado 4 e a aplicação do método de polarização induzida na investigação da biodegradação de hidrocarbonetos, a qual foi testada em laboratório. Após o vazamento, a área afetada, constituída principalmente por banhados, sofreu uma série de intervenções. No setor Scraper-Banhado 1, onde diagnosticou-se a maior quantidade de óleo infiltrada (43.000 L de óleo em fase livre), foi implementado um sistema de drenagem subterrânea com recolhimento do óleo em caixas de coleta. Após 10 meses da instalação do sistema de drenagem subterrânea, os dados indicaram que o volume de fase livre reduziu em cerca de 87%. No Banhado 4, um sistema de taipas (barreiras) permitiu a inundação da área para remoção de parte do contaminante por diferença de densidade. Diversos monitoramentos foram realizados em toda a área e a eficiência das técnicas de remediação também pôde ser avaliada. A redução da contaminação em toda a área foi confirmada estatisticamente. A partir de 2003 um novo plano de monitoramento direcionou as investigações para as áreas do Scraper e do Banhado 4 e análises de parâmetros de biodegradação de hidrocarbonetos foram incluídas. Na área do Scraper-Banhado 1, os monitoramentos realizados neste período indicam que o solo atua como fonte de contaminantes, liberando-os para o aqüífero através da infiltração da água pluvial. O Banhado 4 representa um sistema bastante diferenciado em relação aos demais banhados contaminados pelo vazamento por ser influenciado pela dinâmica hidrológica do rio Barigui. A contaminação é maior nas camadas superficiais, entretanto também existe em profundidade. Um modelo de distribuição dos contaminantes é proposto considerando a fonte de contaminantes em profundidade. Sua ascensão às camadas superficiais é controlada essencialmente pela dinâmica do rio Barigui. O processo de biodegradação anaeróbica no Banhado 4 é identificado pela redução de sulfato e Fe3+. O experimento em colunas indicou que a resistividade elétrica foi mais eficiente para demonstrar a biodegradação do que a cargabilidade aparente. A geofísica foi amparada por parâmetros físico-químicos que mostraram uma melhor aplicabilidade nos testes de laboratório do que quando utilizados em campo. / The present thesis involves a number of studies related to the largest oil spill (around 4 million litres) in continental area in Brazil in 2000, in Presidente Getulio Vargas Refinery (REPAR). The evolution of the contamination in the area is here discussed emphasising the Banhado 4 system and the application of the induced polarisation method (IP) to investigate the biodegradation of hydrocarbons tested in laboratory. After the oil spill, the affected area, which is basically a system of wetlands, underwent a series of interventions. In the Scraper- Banhado 1 sector, where the largest oil infiltration was detected (43000 L of free phase LNAPL), an underground drainage system was implemented to direct the oil to collection boxes. After 10 months, the results indicated that the free phase LNAPL reduced around 87%. In Banhado 4, a system of barriers allowed the drowning of the area so that part of the contamination could be removed through density difference. A lot of monitoring was carried out all through the area and the efficiency of the applied remediation techniques could also be evaluated. The reduction of the contamination was statistically confirmed. From 2003 onwards a new monitoring plan directed the investigations to Scraper and Banhado 4 areas and hydrocarbon biodegradation parameters were included. In Scraper-Banhado 1 area, the monitoring indicates that the soil acts as a source of contaminants, releasing them to the aquifer through infiltration of the rain water. Banhado 4 represents a different system compared to other wetlands in the area because it is influenced by the hydrological dynamics of the Barigui River. Contamination is largest in the upper layers, but it also happens in the bottom. A distribution model of contaminants is proposed considering the source of contamination in the bottom. Their uplifting to higher layers is controlled essentially by the dynamics of the Barigui River. The anaerobic biodegradation process in Banhado 4 is identified by the sulphate and Fe3+ reduction. The column experiment indicated that electric resistivity was more efficient than chargeability to monitor the biodegradation. The geophysics was supported by physico -chemical parameters that demonstrated better applicability in laboratory than in field tests.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-23T06:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 246643.pdf: 4402939 bytes, checksum: d69efc992ab8c5897662a2b4f0cf54e0 (MD5) / A ciclofosfamida (CF) é um antineoplásico derivado da mostarda nitrogenada, utilizada no tratamento de vários tipos de câncer. Esse fármaco é incorporado ao meio ambiente, principalmente por excreção urinária de pacientes em tratamento antineoplásico. A CF apresenta uma baixa biodegradabilidade em estações de tratamento de esgoto que operam com sistema aeróbio (KÜMMERER, 2001), indicando que a mesma pode retornar aos corpos d'água. Esse antineoplásico foi selecionado para realização deste estudo por ser amplamente utilizado em estabelecimentos de saúde dedicados ao tratamento de câncer. Este trabalho tem como objetivo estabelecer o grau de biodegradabilidade desse fármaco, verificando também a sua interferência sobre o processo anaeróbio. O teste de biodegradabilidade foi realizado em escala laboratorial. A efetividade do processo de biodegradação da CF foi avaliada através de medição de biogás, análises cromatográficas e toxicológicas utilizando amostras dos efluentes antes e após o tratamento. Os resultados obtidos mostraram que a taxa de remoção de CF variou entre 75,00 a 98,17 %, não sendo detectados metabólitos da degradação da CF. A produção de biogás entre as amostras ocorreu de forma análoga, indicando que a CF não interferiu negativamente na atividade dos microrganismos anaeróbios, essenciais para o sistema. Já, nos ensaios toxicológicos, as amostras de após o tratamento apresentaram uma redução da toxicidade de até 77,5 % em relação às amostras antes do tratamento. No entanto, os valores de CE50 48h encontrados nas amostras indicam que elas ainda possuem uma alta toxicidade, mesmo após o processo de tratamento anaeróbio. The cyclophosphamide (CF) is an antineoplasic derivate from the hydrogenated mustard, used in various type of cancer treatment. This drug is integrated into the environment mainly through the urine from patients under cancer treatment. It presents a low biodegradability in wastewater treatment plants operated through aerobic system (KÜMMERER, 2001), indicating that the same is able to return to the water bodies. The CF was selected for the achievement of this study due to its extended use in the cancer health establishments. The objective of this work is to assess its biodegradability degree as well as to verify its possible interference on the anaerobic process. The biodegradability test was performed on a laboratorial scale. The CF biodegradation efficiency was determined by measuring the produced biogas and through chromatographic and toxicology analysis on effluent samples before and after the treatment. The obtained results showed that the CF removal rate, for different samples, varied between 75,00 and 98.17%, sub products of CF degradation were not detected. The biogas production between tested samples occurred in a similar form, indicating that the CF does not interfere with the activity of the anaerobic microorganisms, essentials for the system. On the other hand in the toxicological tests, the samples after the treatment exhibited a toxicity decrease of 77.5% related to the samples of before the treatment, however, the obtained values of CE50 48h in the effluents still prove its high toxicity of all the samples, even after the anaerobic treatment.

O antraceno pertence ao grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) que apresentam elevado potencial poluente e de risco a saúde, e tem sido utilizado como modelo para o estudo da degradação dos HAP, devido à sua menor toxicidade. Para a eliminação dos HAP do ambiente, tem sido proposta a utilização de microrganismos heterotróficos, que apresentam complexos enzimáticos que necessitam do ferro como componente estrutural. A dinâmica do ferro no solo, influenciada por formas e concentrações, pode interferir na biodisponibilidade deste elemento, afetando o potencial de degradação dos HAP no ambiente. Para testar essa hipótese, os objetivos deste trabalho foram: a) isolar microrganismos com potencial de degradação de antraceno; b) caracterizar as condições ótimas para o crescimento; c) avaliar o efeito de fontes e de concentrações de ferro na degradação do antraceno in vitro e no solo. Foram isoladas 26 bactérias com potencial de crescimento em meio contendo antraceno e destas foram selecionadas três, pelo melhor desempenho. Os isolados selecionados apresentaram maior crescimento a pH 7,0, à temperatura de 30ºC e em concentrações de até 2.000 mg L-1 de antraceno Todas as fontes de ferro testadas aumentaram o número de microrganismos crescendo em meio contendo 250 mg L-1 de antraceno, à excessão do Fe2O3. O estímulo ao crescimento dos isolados ocorreu em até 0,2 mM de Fe(NO3)3. A adição de 0,1 mM desta fonte de ferro estimulou um dos isolados para a degradação de até 72% do antraceno e esta degradação foi relacionada, em parte, à diminuição da tensão superficial do meio pelo isolado até 26,2 dinas cm-1. O efeito mais pronunciado do ferro na degradação do antraceno no solo foi maior na presença dos isolados (bioaumentação) e de nutrientes (bioestimulação). Os resultados demonstraram que o ferro estimula a degradação de antraceno, podendo este elemento ser utilizado nas estratégias de biorremediação dos HAP no ambiente.

Trifluralina (a, a, a,trifluoro-2,6-dinitro-N, N-dipropil-p-toluidina) (TFL) é um herbicida pré-emergente, incorporado ao solo que tem sido usado na agricultura desde a década de sessenta; ele é moderadamente persistente em vários tipos de solos do Brasil. O objetivo deste estudo foi isolar - de um solo agrícola contaminado por quatro décadas - e caracterizar bactérias resistentes a TFL, determinar suas habilidades em degradar a TFL, investigar a presença de gens degardadores que possam estar envolvidos na degradação da TFL e propor um método de ensino teórico prático sobre a biodegradação, para cursos de graduação. Oito bactérias foram isoladas, pela técnica de subculturas repetidas em meio contendo TFL como única fonte de carbono, e identificadas, pelo método bioquímico e seqüenciamento do rDNA 16S como Klebsiella oxytoca, Herbaspirillum seropedicae, 3 strains of Bacillus simplex, 2 de Pseudomonas montelli e uma outra Pseudomonas sp. Uma terceira bactéria (iaolado #9), não identificada, que crescia ao redor de cristais de TFL em meio sólido, foi isolada; esta é uma técnica nova que poderá ser útil no isolamento de bactérias que são resistentes a outros compostos pouco solúveis em água. Todas as bactérias isoladas foram submetidas ao teste de biodegradação, em um meio contendo sais minerais, 0,1% succinato, 0,1 % de extrato de leveduras e 50 mg. L-1 de TFL Cinco bactérias reduziram a concentração de TFL no meio, após trinta dias de incubação: Klebsiella oxytoca (24,6 %), Herbaspirillum seropedicae (16,4 %), Bacillus simplex 2 (25.0 %), Bacillus simplex 3 (16.0 %) e isolado 9 (21.0 %). Uma bactéria conhecida como degradadora da TFL, Brevundimonas diminuta (NCIMB 10329) degradou a TFL, neste meio, de maneira semelhantes ao das bactérias isoladas. Os DNAs extraídos das quatro bactérias identificadas degradadoras da TFL, foram sondados para os gens catbólicos ndoB, todC, xylX, catA e xylE, os quais codificam as enzimas naftaleno 1,2-dioxigenase, toluene dioxigenase, toluate 1,2-dioxigenase, catecol 1,2-dioxigenase e catecol 2,3-dioxigenase, respectivamente. Técnicas de PCR e hibridização demonstraram que os DNAs de todas estas quatro bactérias foram fortemente hibridizadas para o gen ndoB, contudo, usando a técnica de ¨zonas claras¨, observou-se que nenhuma delas degradou naftaleno. Estes resultados indicam a presença de gens dioxigenases, nestas bactérias degradadoras da TFL, que poderiam estar transformando a TFL como substrato principal, ou como cometabolismo. O conhecimento sobre processos de biodegradação é necessário para os graduados dos cursos de agronomia, química, biologia, tecnologia de alimentos, etc. Neste trabalho, também, propomos o estudo teórico e prático da compostagem o qual estimula o interesse dos estudantes em aprender sobre o metabolismo envolvido neste, e em outros, processos biotecnológicos.

BRITO, D. Avaliação do potencial de biodegradação de gasolina por bactérias do gênero burkholderia. 2012. 69 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Campus de Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2012. / Submitted by Djeanne Costa (djeannecosta@gmail.com) on 2016-06-21T15:49:02Z No. of bitstreams: 1 2012_dsi_dbrito.pdf: 1457944 bytes, checksum: 661285327bed2a671ebcecc0c056085a (MD5) / Approved for entry into archive by Djeanne Costa (djeannecosta@gmail.com) on 2016-06-21T15:49:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dsi_dbrito.pdf: 1457944 bytes, checksum: 661285327bed2a671ebcecc0c056085a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-21T15:49:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dsi_dbrito.pdf: 1457944 bytes, checksum: 661285327bed2a671ebcecc0c056085a (MD5) Previous issue date: 2012 / The generic taxon Burkholderia presents a high metabolic diversity that allows these protobacteria live in a wide range of habitats, among these are the soil, water (including sea water), plants, fungi, animals and even humans. A remarkable biotechnological application is the capacity to promote the pollutants biodegradation. Thus, this study aimed the identification of Burkhoderia SMF 090 isolate, as well the evaluation of its potential on the utilization of gasoline as a carbon source and the identification of metabolic pathways possibly involved in the degradation of gasoline on its components through realization of proteomic analysis. The identification of the SMF 090 isolate and the analysis of molecular phylogeny were carried out by 16S rRNA gene sequencing. In addition, the molecular phylogeny was analyzed and phylogenetic trees were reconstructed using other bacteria from the same genus. In order to characterize the growth pattern of SMF 090, bacterial growth curves were assessed using the media TY (a nutritive media), BH (a medium without carbon), BH plus commercial gasoline and BH plus D-glucose. The study of differentially expressed proteins was performed using bidimensional electrophoresis, mass spectrometry and bioinformatics analysis. After the 16S rRNA analysis was suggested that SMF 090 is related to Burkholderia sabiae Br3407 and both descended from a recent common ancestral. The strain grown in mineral media containing gasoline as the unique carbon source. Differentially expressed proteins were observed between the tested groups and these proteins may be associated to the metabolic degradation of hydrocarbons. The analysis of data provided by 2DE electrophoresis and mass spectrometry allowed the identification of various proteins related to the monocyclic and polycyclic aromatic hydrocarbons catabolism pathway. Therefore, this study showed relevant results about the growth of Burkholderia as a potential gasoline biodegradant. / O táxon genérico Burkholderia apresenta grande diversidade metabólica, possibilitando que estas proteobactérias vivam numa variedade de habitats, dentre os quais destacamos o solo, água (incluindo água do mar), plantas, fungos, animais e até mesmo seres humanos. Uma das aplicações biotecnológicas mais marcantes é a capacidade de promover a biodegradação de poluentes. Assim, este estudo visou a identificação do isolado de Burkholderia SMF 090, bem como a avaliação do potencial na utilização da gasolina como fonte de carbono e a identificação de vias metabólicas possivelmente envolvidas na degradação dos componentes da gasolina através da realização de análises proteômicas. A identificação do isolado SMF 090 e análise da filogenia molecular foi realizada pelo sequenciamento do gene 16S rRNA. Posteriormente, foram realizadas análises de filogenia molecular e reconstrução de árvores filogenéticas com outras bactérias do gênero. Para a caracterização do perfil de crescimento do isolado SMF 090 foram realizadas curvas de crescimento em meio nutritivo (TY), meio sem fonte de carbono (BH), BH suplementado com gasolina comercial e BH suplementado com D-glicose. O estudo das proteínas diferencialmente expressas ocorreu através de eletroforese bidimensional, de espectrometria de massa e análises de bioinfomática. Através da análise do 16S rDNA, sugeriu-se que SMF 090 está relacionada à Burkholderia sabiae Br3407 e ambos descendem de um ancestral comum recente. A bactéria estudada foi capaz de crescer em meio mineral contendo gasolina como única fonte de carbono. Foi possível observar proteínas diferencialmente expressas entre os grupos testados, as quais podem estar associadas ao metabolismo de degradação de hidrocarbonetos. As análises dos géis de 2DE e os dados de espectrometria de massas permitiram a identificação de várias proteínas das vias de catabolismo dos hidrocarbonetos aromáticos monocíclios e policíclicos. Portanto, o estudo apresentou informações relevantes sobre o metabolismo de Burkholdeiras como potenciais biodegradadoras de gasolina

OLIVEIRA FILHO, José de Souza. Produção de biogás e recuperação de nutrientes a partir da biodegradação de dejetos suínos. 2016. 82 f. Tese (Doutorado em Solos e Nutrição de Plantas)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Weslayne Nunes de Sales (weslaynesales@ufc.br) on 2016-08-26T15:12:46Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_jsoliveirafilho.pdf: 1670712 bytes, checksum: 7bd411595385cdbc88a65b1722f4e810 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-08-26T18:25:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_jsoliveirafilho.pdf: 1670712 bytes, checksum: 7bd411595385cdbc88a65b1722f4e810 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-26T18:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_jsoliveirafilho.pdf: 1670712 bytes, checksum: 7bd411595385cdbc88a65b1722f4e810 (MD5) Previous issue date: 2016 / The production of renewable energy and fertilizer, through anaerobic biodegradation (AnBio) of waste from pig farming, presents itself as a strategic solution to minimize the negative effects associated with the large volume of manure generated in a small production space. However, further studies should be conducted to improve the understanding on the process and propose improvements. In this sense, this work was divided into three stages. In the first stage, a study was conducted to evaluate the changes that occur in organic matter and in organic and inorganic forms of nitrogen (N) and phosphorus (P) of the solid fraction of pig manure (PM) using anaerobic bench-top reactors as a function of seven hydraulic retention times (7, 14, 21, 28, 35, 42 and 49 days of biodegradation) and compared with the raw manure. In the second stage, we developed a study of anaerobic co-digestion, in a semi-continuous reactor, using the PM and the industrial waste of tomato processing (WTP) at different mixing ratios, to improve the performance of digestion and establish the best ratio of the two substrates for the production of biogas and methane. The following proportions were used (% PM + % WTP): 10% + 90%, 20% + 80%, 30% + 70%, 50% + 50% and 40% + 60%. In the third stage, there was an innovative study to recover the N present in the digestate generated after AnBio, using semipermeable membranes made of expanded polytetrafluoroethylene (PTFE) submerged in the material. This system consists of forcing the volatilization of N present in the digestate in the form of NH3 and then recover it in an acid solution of 1N H2SO4 flowing through the inside of the PTFE membrane. The N is recovered as the ammonium ion (NH4+), with potential for being used as fertilizer. Besides the digestate, raw pig manure (RPM) was used to compare the N recovery potential of both materials. The accumulation of the NH4+ formed was determined at nine sampling times (0, 7, 20, 30, 44, 54, 70, 79 and 93 hours). Based on the results obtained in the first stage, it was concluded that, during the digestion process, the organic matter of higher lability, represented by the carbon of the fulvic acid fraction and carbon oxidizable with 2.5 mL of H2SO4, was partially consumed, promoting the accumulation of recalcitrant organic matter at the end of the process. The contents of organic N and NH4+ reduced respectively by 45.2% and 54.2%, compared with their initial contents in the RPM, probably due to loss by volatilization. The P content reduced by 41.25% in relation to the initial content, due to the chemical precipitation of the inorganic fraction extractable in water with metallic cations within the reactor. In the case of co-digestion, increasing PM proportion to up to 30% of the feed mixture led to the maximum daily production of biogas (175 L) and the largest proportion of methane (60%). Amounts above 30% of manure in the mixture reduced biogas and methane production due to the increase of free NH3 concentration (272 mg L-1), which is toxic to most methanogens. As regards the recovery of N using PTFE membranes, it was observed that the recovery efficiency of the digestate was 12% higher compared with that observed in the RPM. Quantitatively, 4555 mg NH4+ could be recovered from the digestate in 93 hours of experiment, which can be used later as a source of N to agricultural crops. / A produção de energia renovável e fertilizante, através da biodegradação anaeróbia (BioAn) dos dejetos da suinocultura, apresenta-se como uma solução estratégica para minimizar os efeitos negativos associados ao grande volume de dejeto gerado em um reduzido espaço de produção. Contudo, mais estudos devem ser realizados para melhorar o entendimento do processo e propor melhorias. Nesse sentido, realizou-se este trabalho que foi dividido em três etapas. Na primeira, foi realizado um estudo com o objetivo de avaliar as mudanças que ocorrem na matéria orgânica e nas formas orgânicas e inorgânicas de nitrogênio (N) e fósforo (P) da fração sólida do dejeto suíno (DS), utilizando reatores anaeróbios de bancada, em função de sete tempos de retenção hidráulica (7, 14, 21, 28, 35, 42 e 49 dias de biodegradação) e comparados com o dejeto não degradado. Na segunda etapa, desenvolveu-se um estudo de co-digestão anaeróbia, em um reator semicontínuo, utilizando o DS e o resíduo da indústria do processamento do tomate (RPT) em diferentes proporções de mistura, visando melhorar o desempenho da biodegradação e estabelecer a melhor proporção dos dois substratos para a produção de biogás e metano. Utilizaram-se as seguintes proporções (% de DS + % de RPT): 10% + 90%, 20% + 80%, 30% + 70%, 50% + 50% e 60% + 40%. Na terceira etapa, realizou-se um estudo inovador visando recuperar o N presente no digestato gerado após a biodegradação, utilizando membranas semipermeáveis de politetrafluoroetileno expandido (PTFE) submersas no material. Esse sistema consistiu em forçar a volatilização do N presente no digestato na forma de NH3 e, posteriormente, recuperá-lo em uma solução ácida de H2SO4 1N que circulava pelo interior da membrana de PTFE. O N foi recuperado na forma do íon amônio (NH4+), com potencial para ser utilizado como fertilizante. Utilizou-se além do digestato, DS não degradado, para comparação do potencial de recuperação de N dos dois materiais. A determinação do acúmulo de NH4+ formado foi realizada em nove tempos de amostragem (0, 7, 20, 30, 44, 54, 70, 79 e 93 horas). Com base nos resultados obtidos na etapa 1, concluiu-se que durante a biodegradação, a matéria orgânica de maior labilidade, representada pelo carbono da fração ácido fúlvico e carbono oxidável com 2,5 mL de H2SO4, foi parcialmente consumida, promovendo o acúmulo de matéria orgânica recalcitrante no final do processo. Os conteúdos de N orgânico e NH4+ reduziram respectivamente, 45,2% e 54,2% em relação aos seus conteúdos iniciais no dejeto não degradado, devido, provavelmente, a perda por volatilização. O conteúdo de P reduziu 41,25% em relação ao seu conteúdo inicial, devido à precipitação química da fração inorgânica extraível em água com cátions metálicos no interior do reator. No caso da co-digestão, o aumento da proporção do DS até o limite de 30% da mistura de alimentação, proporcionou a máxima produção diária de biogás (175 L) e a maior proporção de metano (60%). Quantidades superiores a 30% de dejeto na mistura, reduziram a produção de biogás e metano devido ao aumento da concentração de NH3 Livre (272 mg L-1) tóxico a maioria dos microrganismos metanogênicos. No que se refere à recuperação do N utilizando as membranas de PTFE, observou-se que a eficiência de recuperação no digestato foi superior em 12% em relação ao observado no dejeto não degradado. Em termos quantitativos, conseguiu-se recuperar 4555 mg de NH4+ proveniente do digestato durante 93 horas de experimento que poderá, posteriormente, ser utilizado como fonte de N para as culturas agrícolas.

A contaminação de solos e águas subterrâneas com hidrocarbonetos de petróleo tem sido objeto de muita preocupação nas ultimas décadas. E embora as indústrias petrolíferas ocupem um grande espaço na mídia com os grandes vazamentos acidentais, os postos de combustíveis em situação irregular demonstram na maioria das vezes uma contaminação silenciosa e que quando descobertos já ocasionaram um dano ambiental de grande extensão. Essas condições somadas a banalização dos procedimentos operacionais em instalações e a implementação tardia de uma legislação ambiental específica, fazem com que os pequenos e contínuos vazamentos apresentem elevados potenciais poluidores, colocando os postos de combustíveis na lista dos responsáveis pelo maior número de áreas contaminadas. Desta forma, tornam-se necessárias alternativas para mitigar esses impactos ambientais, sociais e econômicos e as técnicas de biorremediação surgem como uma solução de baixo custo, eficiência e viabilidade. Estas técnicas se baseiam na utilização de micro-organismos com potencial de biodegradar compostos, sendo práticas ambientalmente corretas e sustentáveis. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma formulação comercial utilizando micro-organismos isolados do solo contaminado com hidrocarbonetos e comparar a aplicação desta formulação aos tratamentos de atenuação natural e bioestimulação. Para isso, 34 micro-organismos foram isolados de solo contaminado removidos de postos de combustíveis. Para avaliar a capacidade de biodegradação destes isolados, os mesmos foram submetidos a um teste prévio com indicador redox TTC, onde 24 foram positivos e então identificados através do sequenciamento do 16 S rRNA. O sequenciamento identificou 12 P. aeruginosa (99% de similaridade), três P. mendocina (99% de similaridade), uma P. pseudoalcaligenes (99% de similaridade) uma P. putida (97% de similaridade), uma P. stutzeri (99% de similaridade), três B. cereus (99% de similaridade), dois B. subtilis (99% de similaridade) e uma A. calcoaceticus (99% de similaridade). Os isolados identificados como P. aeruginosa não foram utilizados devido a sua patogenicidade, os demais foram submetidos a produção de biossurfactantes através da avaliação do índice de emulsificação, onde ambos tiveram uma IE entre 20 e 30%. Após os testes iniciais, cinco micro-organismos foram selecionados para compor o primeiro consórcio a ser utilizado no experimento de bioaumentação (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1.22), B. subtilis (BPB 1.13) e B. cereus (BPB 1.26). Para os experimentos foram montados os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação, utilizado 300 g de um solo contaminado removido de um posto de combustível, o qual apresentou uma contaminação inicial de 134,49 mg Kg-1 de solo. Ao final do experimento (60 dias), os tratamentos mostraram uma redução de 84% para o tratamento de atenuação natural, 90% para o tratamento de bioaumentação/bioestimulação e 91% para o tratamento de bioestimulação. Após estes resultados um novo experimento foi montado em grande escala, utilizando 300 Kg de solo contaminado, onde os tratamentos de atenuação natural, bioaumentação/bioestimulação e bioestimulação foram monitorados com e sem a injeção de ar. O consórcio utilizado foi produzido em escala industrial (100 L) e composto por quatro micro-organismos, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). A degradação dos contaminantes foram analisadas nas diferentes frações: C8–C11, C11–C14, C14–C20 e C20–C40, por cromatografia gasosa. Os resultados mostraram que o tratamento de atenuação natural com aeração reduziu 98% dos contaminantes. Já o tratamento de bioestimulação não obteve redução, tanto com a aplicação de ar quanto sem, e o tratamento de bioaumentação/biestimualação sem ar obteve uma redução de 85%. Para estes tratamento também foram monitorados a produção de CO2, o qual não obteve diferenças significativas entre os tratamentos, assim como a eletroforese em gel de gradiente desnaturante. / Contamination of soil and groundwater with petroleum hydrocarbons has been the subject of much concern in recent decades. And although oil industries occupy a large space in the media with large accidental spills, gas stations illegally staying show in most cases a silent contamination and when discovered already caused environmental damage of large extent. These conditions added the trivialization of operational procedures in facilities and the late implementation of a specific environmental legislation, make small continuous leaks and show high potential polluters, putting the gas stations in the list of the highest number of contaminated sites. Thus become necessary alternatives to mitigate these environmental, social and economic impacts and bioremediation techniques emerge as a low-cost solution, efficiency and viability. These techniques based on the use of microorganisms with potential to biodegrade compounds, being environmentally friendly and sustainable practices. Therefore, the objective of this study was to develop a commercial formulation using isolated from soil microorganisms contaminated with hydrocarbons and compare the application of this formulation to natural attenuation and biostimulation treatments. For this, 34 microorganisms were isolated from contaminated soil removed from gas stations. To evaluate the biodegradability of these isolates, they were subjected to a pretest with TTC redox indicator, where positive and 24 were then identified through the sequencing of the 16 S rRNA. The sequencing identified 12 P. aeruginosa (99% similarity), three P. mendocina (99% similarity), one P. pseudoalcaligenes (99% similarity), one P. putida (97% similarity), one P. stutzeri (99% similarity) three B. cereus (99% similarity), two B. subtilis (99% similarity) and one A. calcoaceticus (99% similarity). The isolates identified as P. aeruginosa were not used because of their pathogenicity, others were submitted to biosurfactant production by assessing the emulsification index, which both had a IE between 20 and 30%. After initial testing, five micro-organisms were selected to compose the first consortium to be used in bioaugmentation experiment (P. mendocina (BPB 1.6), B. cereus (BPB 1.15), A. calcoaceticus (BPB 1:2) B. subtilis (BPB 1.13) and B. cereus (BPB 1.26). For the experiments were mounted the natural attenuation treatments, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation, used 300 g of contaminated soil removed from a gas station, which presented an initial contamination of 134.49 mg kg-1 soil. At the end of the experiment (60 days), the treatments showed a 84% reduction for the treatment of natural attenuation, 90% for the biostimulation treatment, bioaugmentation/ and 91% for the biostimulation treatment. After these results a new experiment was conducted on a large scale, using 300 kg of contaminated soil, where treatments of natural attenuation, bioaugmentation / biostimulation and biostimulation were monitored with and without the injection of air. The consortium used was produced on an industrial scale (100 L) and consists of four micro-organisms, P. mendocina (BPB 1.8), B. cereus (BPB 1.20), B. cereus (BPB 1.26), B. sphaericus (BPB 1.35). The degradation of contaminants in different fractions was analyzed: C8–C11, C11–C14, C14–C20 and C20–C40, by gas chromatography. The results showed that treatment of natural attenuation with aeration reduced 98% of contaminants. Already the biostimulation treatment did not obtain reductions both with air and with no application, and treatment of bioaugmentation / biestimualação with no air obtained a reduction of 85%. For these treatment were also monitored the production of CO2, which did not have significant differences between treatments, as well as electrophoresis in denaturing gradient gel.

O presente trabalho visa o desenvolvimento de sistemas de liberação controlada de fertilizantes utilizando poli(hidroxibutirato) (PHB) como matriz, através de processamento no estado fundido. Foram preparados sistemas contendo PHB e fertilizantes do tipo NPK puro (5 e 10% em massa) e incorporado em nanopartículas de bentonita modificadas (m-Bent) (15 e 30% em massa). Os sistemas foram avaliados quanto a suas propriedades térmicas e dinâmico-mecânicas, e quanto à liberação dos compostos ativos e biodegradação. As propriedades dos materiais obtidos sofreram mudanças dependentes da espécie ativa estar livre ou incorporada na nanopartícula, o que se refletiu sobre a taxa de liberação destes compostos. Sistemas contendo m-Bent apresentaram uma manutenção das propriedades do polímero e alcançaram grande controle e diminuição nos níveis de compostos liberados, enquanto os sistemas contendo NPK puro geraram um decréscimo de propriedades com uma liberação mais rápida em relação ao sistema com m-Bent. Enquanto que o fertilizante puro libera todos os seus componentes em água em aproximadamente 24 horas, os sistemas contendo NPK e m-Bent liberam em 30 dias até 50% e 26% da quantidade de componentes. Além da liberação em solução, os sistemas apresentam degradação em solo com diminuição de até 77% de sua massa em 90 dias, liberando os componentes gradativamente na medida em que o polímero se fragmenta. / The aim of this work is to develop controlled release systems of fertilizers using poly(hydroxybutyrate) (PHB) as a matrix through melt processing. The systems were prepared with PHB and NPK fertilizers (5 to 10 wt %), or NPK incorporated in to modified nanoparticles of bentonite (m-Bent) (15 to 30 wt %). The systems were evaluated by its thermal and dynamic mechanical properties, and on the release of the active compounds and biodegradation. The properties of the materials were dependent on the active species to be free or incorporated into the nanoparticle, and this was reflected on the rate of release of these compounds. The systems containing m-Bent maintained the polymer properties and achieved a great control and a decrease in the levels of released compounds. The systems containing NPK presented a decrease of PHB properties with a faster release than the system containing m-Bent. While neat NPK releases all its components in water in approximately 24 hours, the systems containing NPK and m-Bent release 50% and 26% of components in 30 days. Besides this, the systems presents degradation in soil with a decrease of up to 77% of its mass in 90 days, thus gradually releasing components as the polymer is fragmented.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:29:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-14. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:33:31Z : No. of bitstreams: 1 000856560.pdf: 7026334 bytes, checksum: 187d889cf3bbf7e7012a8050b181befe (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Dos poços e plataformas de petróleo ao transporte e distribuição de petroquímicos, sempre há o risco de acidentes que resultam em incêndios. Nesses casos são muitas vezes utilizadas espumas formadoras de filme aquoso (AFFF), pois compostos fluorados em grandes quantidades nas misturas das AFFFs contribuem com a capacidade extintora de incêndio. Em situações de emergência, toneladas de AFFF são liberadas no ambiente e, portanto, podem afetar em longo prazo o ambiente mesmo depois do incêndio ser apagado, pois contém substâncias que escoam para corpos d'água. Os flúor-carbonados são altamente resistentes à biodegradação e, por isso, têm prolongada persistência ambiental. As vias de biodegradação dos organo-halogenados são bastante específicas e lentas. Nesse estudo foi determinado o potencial de biodegradação de diferentes microbiotas sobre misturas da AFFF em hidrocarbonetos, e estudado o processo de biotransformação dos compostos presentes na formulação da AFFF. Pela combinação de metodologias foi possível conhecer melhor sobre o impacto dos compostos flúor-carbonados no ambiente. Foram realizados estudos com a técnica de espectrometria de massa, para determinar as vias de biotransformação dos componentes perfluorcarbonados; técnicas respirométricas, para estudar a biodegradabilidade da AFFF em associação com hidrocarbonetos de petróleo; bioensaios com plantas, para determinar a toxicidade da AFFF; e técnicas de biologia molecular, para análise metagenômica de alteração no perfil da comunidade microbiana de solo após a introdução da AFFF ao meio. Os hidrocarbonetos de petróleo influenciaram, durante a aplicação de espumas de incêndio, o processo de transformação de fluorcarbonados, alterando o metabolismo de comunidades microbianas. Em geral, a biotransformação de fluorcarbonados foi mais lenta por uma interferência mútua entre BTEX e AFFF, mas a produção de CO2 foi maior pelo... / From oilrigs extraction to transport and distribution of petrochemicals, there is always the risk of accidents resulting in fires. In such cases, the release of aqueous film forming foams (AFFF) are a usual practice. These compounds are comprised of compounds containing fluorine-carbon, which contribute to their fire extinguishing capabilities when released in large amounts. Tons of AFFF are released into the environment during emergencies and thus causing long term harnessing of the environment even long after the fire is extinguished, since such substances end up in water bodies. Fluorine and carbon bonds are highly resistant to degradation and therefore have long environmental persistence. Biodegradation pathways of organic halogens are quite specific and slow. In this study, we determined the potential microbiota in different biodegradation AFFF mixtures of hydrocarbons, and studied the biotransformation of compounds in the formulation of AFFF. Thus, it was possible to better understand the impact of fluorinated compounds into the environment. A wide variety of techniques was applied, involving a combination of mass spectrometry techniques to determine the biotransformation pathways of perfluorcarbonados components; respirometric techniques to study the biodegradability of AFFF in association with petroleum hydrocarbons; bio-assays to determine the phyto-toxicity of AFFF; and molecular biology techniques for metagenomic analyzes evaluating changes in the profile of soil microbial communities after AFFF was introduced in the medium. It was observed that petroleum hydrocarbons during application of fire foams fluorocarbon influenced the overall biotransformation process, altering the metabolism of the microbial communities. In general, the fluorocarbon biotransformation is slower by a mutual interference between AFFF and BTEX, but the CO2 production is increased by the effect of the perfluorinated surfactant combined with the ...