Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-30T03:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349695.pdf: 4391269 bytes, checksum: 0286f5e3702cbd861ce7735c8611cff2 (MD5) Previous issue date: 2017 / Os Processos Oxidativos Avançados (POAs) têm-se destacado nos últimos anos como uma tecnologia alternativa ao tratamento de várias matrizes ambientais, dentre elas, as águas residuárias têxteis. Aplicou-se a oxidação fotoquímica (UVC/H2O2) no tratamento de três águas residuárias têxteis reais, previamente tratadas biologicamente, denominadas de ART-A, ART-B e ART-C. Primeiramente, para a oxidação fotoquímica (UVC/H2O2), um estudo cinético foi realizado para determinar as condições operacionais, tais como a dosagem de peróxido de hidrogênio (0 ? 100 mM), pH da solução (3,0; 5,0; 9,0 e pH natural das águas residuárias: 8,1 (ART-A), 7,7 (ART-B) e 8,3 (ART-C)) e temperatura da solução (15, 23, 35 e 50 ºC). A fotólise do peróxido de hidrogênio sob radiação UVC demonstrou ser uma tecnologia eficiente na remoção de cor das três águas residuárias têxteis reais. O processo UVC/H2O2 aplicado à ART-A e ART-B, respectivamente, resultou em uma remoção de cor de 81% e 68% (método Pt-Co), 83% e 72% (DFZ436nm), 88% e 76% (DFZ525nm) e 86% e 69% (DFZ620nm), utilizando 25 mM de H2O2 e 8,3 e 5,5 kJUVC L-1 em 180 min e 120 min, respectivamente. A água residuária têxtil ? C (ART-C) apresentou parâmetros para remoção de cor, tais como, menor tempo/energia para descoloração, temperatura de saída do reator biológico favorável à descoloração e pH da própria água residuária como melhor resultado para a descoloração. Sendo estes de 90 min/4,1 kJUVC L-1; 35 ºC e 8,31 respectivamente. O processo UVC/H2O2 aplicado à ART-C resultou em uma remoção de cor de 92% (método Pt-Co), 94% (DFZ436nm), 96% (DFZ525nm) e 94% (DFZ620nm). Considerando o lançamento das águas residuárias tratadas em corpos receptores, a biodegradabilidade de ART-A e ART-B, foi avaliada a partir do teste Zahn-Wellens, o qual demonstrou um aumento significativo no percentual de carbono biodegradável ao final do foto-tratamento (62% para ART-A e 45% para ART-B). Por outro lado, com o propósito de reúso no beneficiamento têxtil, ART-C foi utilizada como água de banho durante o processo de tingimento do substrato de algodão e as amostras obtidas resultaram em bons indicadores de qualidade quando comparados ao processo padrão. A percentagem máxima de águas residuárias têxteis tratadas por oxidação fotoquímica que podem ser reutilizadas ? a fim de cumprir os critérios de aceitação mais restritivos do mercado têxtil ? foi de 50%. / Abstract : The Advanced Oxidation Processes (AOPs) have emerged as an alternative technology to the treatment of many environmental matrices, among them, the textile wastewaters. This work concerns the application of photochemical oxidation (UVC/H2O2) in the treatment of three real textile wastewaters (ART-A, ART-B, and ART-C), which were previously biologically treated. A kinetic study was performed aiming to determine the optimum operating conditions such as, the dosage of hydrogen peroxide (0 - 100 mM), solution pH (3.0, 5.0, 9.0 and natural wastewater pH: 8.1 (ART-A), 7.7 (ART-B), and 8.3 (ART-C)), and solution temperature (15, 23, 35, and 50 °C). The photolysis of hydrogen peroxide under UVC radiation showed to be an efficient decolourization technology. UVC/H2O2 reaction applied to the ART-A and ART-B resulted in a color reduction of 81% and 68% (Pt-Co method), 83% and 72% (DFZ436nm), 88% and 76% (DFZ525nm) and 86% and 69% (DFZ620nm) using 25 mM H2O2 and 8.3 and 5.5 kJUVC L-1 at 180 min and 120 min of reaction, respectively. The textile wastewater - C (ART-C) presented the parameters for decolourization, such as, less time/energy for decolourization, exit temperature of the biological reactor favorable to the decolourization, and pH of the wastewater itself as the best result for a decolourization. Finally, for the purpose of reuse in textile processing, UVC/H2O2 reaction applied to the ART-C resulted in a color reduction of 92% (Pt-Co method), 94% (DFZ436nm), 96% (DFZ525nm) and 94% (DFZ620nm) using 25 mM H2O2 and 4.1 kJUVC L-1 at 90 min of reaction. The biodegradability of the textile wastewaters was evaluated using the Zahn-Wellens test, and it was observed a significant increase in the percentage of biodegradable carbon along the photo-treatment (62% for TWA and 45% for TWB). ART-C was used in the dyeing of the cotton substrate, and was performed in order to evaluate the reuse capacity of photochemical textile wastewaters treated in textile processing. The maximum percentage of textile waste water treated by photochemical oxidation which can be reused with the purpose of the acceptance criteria and restrictive of the textile market - was 50%.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-06-06T12:00:53Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1865685 bytes, checksum: 312c6ff5ca16a7cd5c2b8bd1317dbe0e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-06T12:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1865685 bytes, checksum: 312c6ff5ca16a7cd5c2b8bd1317dbe0e (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As indústrias de cosméticos têm grande importância na economia nacional, com elevada representação por empreendimentos de pequeno e médio porte. Os processos produtivos desses empreendimentos são responsáveis pela geração de efluentes considerados de grande potencial poluidor, devendo ser tratados adequadamente antes de seu lançamento. A presente pesquisa teve como objetivo o estudo da tratabilidade de efluentes líquidos provenientes de duas indústrias de cosméticos capilares de pequeno porte. O levantamento bibliográfico realizado apontou lacunas no que se refere ao tratamento de efluentes dessa tipologia industrial, tanto com relação às técnicas de tratamento, considerando por exemplo a variabilidade dos efluentes reais, quanto à importância em se considerar a redução da carga tóxica dos mesmos. Uma batelada de testes de toxicidade com espécies de três níveis tróficos (produtores primários e consumidores primários e secundários) indicaram os microcrustáceos Daphnia similis e Ceriodaphnia dubia como organismos-teste mais sensíveis aos efluentes brutos gerados pelas indústrias de cosméticos capilares, embora tenha sido observada elevada sensibilidade das demais espécies testadas (Raphidocelis subcapitata, Hyalella azteca e Danio rerio). A menor toxicidade foi observada para o peixe D. rerio, com índice CE(I)50 de 2,7 %, o que ainda representa elevada toxicidade aguda. Estudos de tratabilidade por ensaios em escala de bancada foram realizados para processos físico-químicos de coagulação/floculação, processos de separação por membranas de ultrafiltração e nanofiltração e combinação desses com processo de adsorção em carvão ativado em pó. Os tratamentos físico-químicos permitiram elevadas reduções de turbidez e óleos e graxas. Foram também alcançadas, em maior ou menor grau, reduções da DQO total e toxicidade, mas somente após a adsorção foram obtidas reduções de matéria orgânica dissolvida. Testes de biodegradabilidade aeróbia e anaeróbia indicaram a viabilidade do tratamento biológico, mas com questões ainda a serem elucidadas, como a contribuição de processos abióticos na redução da matéria orgânica e o efeito de subprodutos ou metabólitos das reações biológicas sobre a toxicidade das amostras tratadas. / The cosmetic industry contributes greatly to the national economy, with a high percentage of small and medium-sized enterprises. Despite major financial constraints, the small-scale industrial processes are responsible for wastewater generation with high pollution potential that should be treated appropriately before released to the environment. This research aimed to study the treatability of two small hair care products industries wastewaters. The technical literature revealed shortcomings in cosmetic industry wastewater treatment, regarding treatment techniques, considering the large variability in wastewater quality, as well as the need for toxicity reduction. Toxicity tests were performed with aquatic species from three trophic levels (primary producers and primary and secondary consumers) and indicated microcrustaceans Daphnia similis and Ceriodaphnia dubia as the most sensitive test organisms, although all species (Raphidocelis subcapitata, Hyalella azteca and Danio rerio) showed high sensitivity, with the highest toxicity index (lowest toxicity) found for the fish D. rerio (2,7 %). Bench-scale treatability studies were performed, including coagulation/flocculation physicochemical processes and membranes filtration. Both of these techniques were also combined with powdered activated charcoal adsorption. Physicochemical treatments reduced turbidity and oils and greases. They also achieved some degree of toxicity and total COD reductions, but dissolved organic matter content was only reduced after adsorption. Aerobic and anaerobic biodegradability tests indicated the feasibility of applying biological treatment at full scale, but there are still points to be elucidated, such as the contribution of abiotic processes in the reduction of organic matter and the effects of by-products or microbial metabolites on the toxicity of treated wastewaters.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-07-08T18:13:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 646696 bytes, checksum: 846ace41e1afcbaa2e2d5b19342b7fc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-08T18:13:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 646696 bytes, checksum: 846ace41e1afcbaa2e2d5b19342b7fc9 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Sistemas alagados construídos (SACs) são tecnologias utilizadas nos sistemas de tratamento descentralizado por serem eficientes, de pequeno custo e manutenção. A capacidade de um SAC em remover poluentes é função das suas características físicas, químicas e biológicas. Estas características e o desempenho do sistema podem ser descritos por meio de modelos matemáticos que podem auxiliar na compreensão de como se processa a remoção de poluentes e a dinâmica desta remoção no sistema. Os modelos mais comuns utilizados em projetos de SACs são aqueles que predizem um decaimento exponencial entre as concentrações de entrada e saída, sob condições permanentes do líquido residente. Para o desenvolvimento do presente trabalho foram utilizadas informações de 42 SACs de escoamento horizontal subsuperficial empregados no tratamento esgoto sanitário, operados em diferentes países, e avaliados quatro modelos: de primeira ordem, tipo sigmoidal, residual e de retardamento. O objetivo foi propor qual desses modelos representa melhor o decaimento de matéria orgânica em esgoto sanitário. Realizou-se o agrupamento dos dados (Cluster analysis) por meio das cargas orgânicas totais (COVt) aplicadas a cada SAC e comparou-se, dentro desses grupos, por meio dos valores do erro padrão da regressão (standard error of the regression – SE) qual modelo se destacou com melhor ajuste. O modelo que apresentou melhor ajuste para remoção de matéria orgânica em sistemas alagados construídos foi o modelo tipo sigmoidal, porém o coeficiente representativo do aumento da resistência de degradação do material orgânico (n), utilizado por esses autores para corrigir os valores do coeficiente de decaimento de matéria orgânica (k) ao longo dos SACs, continua sendo uma variável inexplicada. Buscou-se relacionar os valores de n, obtidos por meio dos ajustes matemáticos, com outras características imprescindíveis para projeto de SACs. A sua relação com o coeficiente k é inversamente proporcional, assim, um menor valor de n implica na redução da sua influência sobre a taxa de remoção de matéria orgânica; a mesma tendência é observada para a relação da COVt e de n, de modo que existe uma carga orgânica ótima na qual o SAC apresentará eficiência máxima; a relação entre o coeficiente n e o tempo de retenção hidráulica t h é proporcional, demonstrando que elevados valores de th, elevam a eficiência do sistema; já o aumento do número de dispersão (d) não tem influência sobre o comportamento do coeficiente n, possibilitando concluir que o tipo de escoamento do SAC não influencia nos valores de n, quando este é obtido por meio do modelo tipo sigmoidal para escoamento pistonado. / Constructed wetlands (CW) are technologies used in decentralized treatment systems for being efficient, low-cost and low-maintenance. The capacity of a wetland to remove pollutants is a function of its physical, chemical and biological features. These features and the system performance can be described by mathematical models that can assist in the understanding of how to handle the removal of pollutants and the dynamics of this removal in the system. The most common models used in CW projects are those that predict an exponential decay between the input and output concentrations, in permanent conditions of the resident fluid. For the development of this work data of 42 horizontal subsurface-flow CW were used. These CW have treated municipal sewage in different countries. Four models were evaluated: the first order, sigmoidal-type, residual model and time-dependent retardation model. The objective was to propose which of these models best represents the organic matter degradation in sewage. Cluster analysis was performed using total organic loading rate (OLR) applied to each wetland and compared within these groups, through the standard error values of regression (SE), which model stood out with better fit, a greater number of times. The model that best fit for organic matter removal in CW was the sigmoidal-type, but the representative coefficient of increased of organic matter degradation resistance (n), used to correct the values of the coefficient of organic matter degradation (k), remains an unexplained variable. Searched to relate the values of n, obtained by means of mathematical adjustments with other essential features for wetlands project. The relation of n with the coefficient k is inversely proportional, so a lower value of n implies in reduction of its influence on the removal rate of organic matter; the same trend is observed for the relation of TOC and n, so there is a great organic load in which the wetland will present maximum efficiency; the relation between the coefficient n and the hydraulic retention time (th) is proportional, demonstrating that high values of th, increase system efficiency; however the increase of the number of dispersion (n) has no influence on the behavior of the coefficient n, allowing to conclude that the type of flow of the wetland does not influence on values of n, when it is obtained through the sigmoidal type model under plug flow pattern.

O uso crescente de biodiesel na matriz energética mundial, como alternativa ao uso dos combustíveis fósseis, tem mobilizado setores da sociedade na tentativa de preservar a qualidade ao longo de toda a cadeia de produção, distribuição e armazenamento. A suscetibilidade á contaminação microbiana do biodiesel nas misturas diesel e biodiesel, durante o armazenamento é uma das vulnerabilidades deste biocombustível. Neste trabalho avaliou-se o efeito do biodiesel, nas concentrações B5, B10, B50 e B100 sobre o crescimento microbiano na interface óleo-água por sequenciamento de alto rendimento, DGGE e qPCR; e, avaliou-se a biodegradação do combustível por GC/qMS e infravermelho, em microcosmos com microrganismos nativos do combustível e com adição de inóculo não caracterizado. As concentrações (0, 500, 1000 ppm) do biocida 3’-metilene bis(5-methyloxazolidine)(MBO)puro, e presente em um pacote de aditivos multifuncional (50%) foram avaliadas para controlar a contaminação microbiana. Observou-se que o biodiesel teve um efeito positivo sobre o crescimento microbiano, em que B100 e B50 apresentaram os maiores valores de biomassa na interface óleo-água. A análise por sequenciamento de alto rendimento mostrou que a população bacteriana apresentou abundâncias relativas diferentes nas misturas avaliadas para os principais filos encontrados Actinobateria, Firmicutes e Proteobacteria. Cladosporium sp. foi o fungo predominante em B100 e B50. Verificou-se, por qPCR, que o biofilme apresentou cerca de 70% de fungos e 30% de bactérias em sua composição As maiores porcentagens de biodegradação dos ésteres de ácidos graxos do biodiesel ocorreram em B5. Em B10 e B50 ocorreram as maiores porcentagens de degradação dos n-alcanos. Entre as concentrações testadas, apenas 500 ppm MBO 50% (a.s.) não controlou, e provocou mudanças na comunidade, além de promover o crescimento microbiano. Os resultados mostraram que teor de biodiesel e o perfil da comunidade inicial (inóculo ou nativa) interferem na composição final do biofilme e na biodegradação do combustível durante o armazenamento simulado. / The growing use of biodiesel in the world energy matrix as an alternative to fossil fuels, demand studies about the effect of biofuel addition in microbial contamination during storage. Understand their impact on the fuel and prevent damage is fundamental during the storage time to ensure to the consumer a final product with quality.We assessed the effect of biodiesel B5, B10, B50 and B100 on microbial growth in oil-water interface, in microcosms with fuel native microrganims or with uncharacterized innoculum. We evaluated the microbial communitie by high-throughput sequencing, DGGE and qPCR; we evaluated fuel biodegradation by GC/qMS and infrared. The effect of 3’-methylenebis(5- methyloxazolidine) (MBO) biocide were tested in different concentrations (0, 500, 1000 ppm) as pure and presente in a additve multifuncional package to control the microbial contamination. We observed a positive effect of biodiesel in microbial growth, and B100 e B50 show the greatest biomass values at oilwater interface. High-throughput sequencing revealed differet relative adundances of microbial communities in the evalueted blends, and the principal phyla found werer Actinobateria, Firmicutes and Proteobacteria. Cladosporium sp. were the predominat fungi in B100 and B50. FAMES showed the greatest biodegradation percetage in B5; and, n-alcans in B10 and B50. qPCR analysis revealed that the biofilm is composed by 70% fungi and 30% bacteria. 500 ppm (as supplied) MBO 50% did not control the microbial growth and an interfacial biofilm was formed. Our results show that biodiesel level in the fuel and the initial communitie (native or innoculum) affect the final biofilm composition, and influence the fuel biodegradation in simulated storage.

O biodiesel devido a sua natureza predominantemente composta por ésteres de ácidos graxos apresenta alta suscetibilidade à oxidação e à contaminação microbiana durante a estocagem. Algumas medidas de controle como a utilização de aditivos alternativos ou comerciais podem minimizar a ocorrência destes problemas. O objetivo do trabalho foi avaliar a atividade antimicrobiana de dois antioxidantes comerciais: butil-hidroxi-tolueno (BHT) e terc-butil-hidroquinona (TBHQ) e um bio-óleo experimental em meio de cultura. Em escala laboratorial, diferentes concentrações de TBHQ (0, 50, 100, 200, 300 e 600 ppm) foram adicionadas ao biodiesel de soja nas condições de como recebido, com e sem adição de inóculo (ASTM E1259-10) em meio mineral mínimo Bushnell-Haas a 30°C por 45 dias. Foram determinadas as concentrações inibitória e biocida mínimas do bio-óleo experimental adicionado à mistura B10 com três micro-organismos deteriogênicos (Paecilomyces variotii, Candida silvicola e Bacillus pumilus) e um inóculo não caracterizado conforme Norma ASTM E1259-10. Diferentes concentrações (0; 0,05; 0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9 e 10%) foram testadas por 10 dias sob 30°C. A caracterização dos compostos responsáveis pela inibição microbiana deste ensaio foi realizada por Cromatografia Gasosa Bidimensional Abrangente acoplada a Espectrometria de Massas por tempo de vôo. Após o final dos ensaios, verificou-se que em ambas as condições as comunidades bacterianas e fúngicas desenvolvidas apresentaram perfis genotípicos diferentes que não puderam ser relacionados com a concentração de TBHQ utilizada, assim como os valores de biomassa. A estabilidade oxidativa foi mantida dentro do período mínimo durante o ensaio. Os valores de viscosidade cinemática, índice de acidez e teor de água da fase oleosa aumentaram ao longo de 45 dias, caracterizando o biodiesel como fora da especificação. Não foi observada degradação dos ésteres avaliados presentes na fase oleosa nas condições de ensaio. O BHT não apresentou atividade antimicrobiana. O bio-óleo apresentou atividade antimicrobiana na faixa de 0,25% a 4% e a análise cromatográfica dos compostos que conferiram a característica antimicrobiana ao bio-óleo apresentou um perfil majoritário de compostos fenólicos seguido de cetonas.

O mercúrio (Hg) é um dos metais com maior impacto sobre os ecossistemas e sua presença no ambiente tem origem natural ou antropogênica. O acúmulo do mercúrio no ambiente tem afetado a integridade dos ecossistemas e a saúde do homem. Contudo, algumas bactérias desenvolveram mecanismos de resistência, e com isso desempenham um papel muito importante na redução enzimática de Hg (II) a Hg0, a qual é uma forma volátil e de menor toxicidade deste metal. Assim, a redução microbiana de Hg (II) representa um recurso para desenvolvimento de métodos alternativos de tratamento de resíduos que contenham este metal, oferecendo vantagens, como baixo custo operacional e alta eficiência na remoção de mercúrio. Deste modo, os objetivos do estudo foram isolar microrganismos resistentes a mercúrio; determinar a concentração inibitória mínima de Hg; bem como, estimar a capacidade de volatilização de mercúrio pelos microrganismos selecionados; a dinâmica da volatilização do mercúrio; e a caracterização da enzima mercúrio redutase produzida pelo isolado B50A. Foram selecionadas 16 bactérias Gram-negativas resistentes a altas concentrações de mercúrio (50 mg L-1 a 210 mg L-1), sendo que todos os isolados foram capazes de volatilizar este metal. Os isolados B50A e M50C, volatilizaram 86% do mercúrio presente no meio e a remoção de Hg (II) não dependeu de altas taxas de crescimento populacional. A enzima presente no extrato bruto de B50A apresentou atividade ótima em pH 8, e temperaturas entre 37ºC e 45ºC. Os íons NH4 +, Ba2+, Sn2+, Ni2+ e Cd2+ não inibiram nem estimularam significativamente (p>0,05) a atividade da mercúrio redutase do isolado B50A, porém ocorreu queda significativa (p>0,05) da atividade na presença de Ca2+, Cu+ e K+. As bactérias isoladas e a enzima de B50A foram eficientes na redução de Hg (II) a Hg0, o que evidencia o potencial destes microrganismos para desenvolvimento de tecnologias e processos de biorremediação de resíduos contaminados com mercúrio. / Mercury (Hg) is one of the metals that has had profound influence on all ecosystems, and can occur in the in the environment as a natural and anthropogenic phenomenon. The accumulation of mercury has affected the integrity of ecosystems and human health. However, some bacterias have developed biological mechanisms for mercury resistance, and subsequently perform an important role in the enzymatic reduction of Hg(II) to Hg(0), this being a volatile and less toxic form of the metal.The process of microbial Hg (II) reduction represents an area of development for alternative methods of waste treatment, with potentially low operating costs and high removal efficiencies. This study presents the screening of microrganisms resistant to mercury, and the determination of the minimum inhibitory concentration of Hg. An estimation of the mercury volatilization by selected microorganisms, the dynamics of volatilization, and the characterization of mercury reductase produced by the isolated B50A, are all addressed. Sixteen Gram-negative bacteria resistant to high concentrations of mercury (50 mg L-1 to 210 mg L-1) were selected, and these isolates showed ability to volatilize the metal. The dynamics of the volatilization of the B50A and M50C isolates demonstrated that in only 4 hours of incubation it was possible to volatilize 86% of the mercury present in the culture. The latter also demonstrating that the removal of Hg (II) is independent of high biomass formation. The enzyme present in the crude extract of B50A showed optimal activity at pH 8 and temperatures ranging between 37 and 45°C. The presence of NH 4 +, Ba2+, Sn2+, Ni2+ and Cd2+ did not significantly (p<0,05) inhibited or stimulated the activity of mercury reductase B50A, but significant (p<0,05) reduction in activity was observed in the presence of Ca2+, Cu+ and K+ . The isolates bacteria and mercury reductase produced by the isolated B50A were efficient in reducing Hg (II) to Hg0, this demonstrated the potential of these microorganisms to augment technologies for bioremediation processes for waste contaminated with mercury.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2014 / Made available in DSpace on 2015-02-05T21:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330258.pdf: 34323451 bytes, checksum: 1004735d0b335c77a84b0b46e1f02536 (MD5) Previous issue date: 2014 / O descarte indevido dos resíduos sólidos tem gerado grande acúmulo de material nos últimos anos. Os materiais biodegradáveis produzidos a partir de fontes renováveis podem ter um papel fundamental na redução do problema ambiental. Um dos polímeros que tem chamado atenção dos consumidores e das indústrias é o poli(ácido láctico), sigla PLA. O PLA é um polímero termoplástico biodegradável, compostável, atóxico e utilizado nos processos industriais para produção de artigos destinados à aplicação de engenharia, na área têxtil, agricultura e como material de embalagem. No entanto, não foram observados na literatura estudos do PLA com fibra de celulose (Eucalyptus spp.) e fibra/talco; tratamento da superfície da fibra com hidróxido de sódio (mercerização) e anidrido acético (acetilação), adição da fibra mercerizada e da fibra acetilada na matriz do PLA, aplicações do polímero com fibra acetilada/nanotubo de caulim (haloisita), fibra acetilada/nanopartícula de dióxido de titânio e nanopartícula de dióxido de titânio/nanotubo de caulim. Nesta pesquisa, a fibra de celulose foi modificada com diferentes soluções de hidróxido de sódio (1%, 5% e 10%) e em etapa seguinte, apenas a fibra resultante da mercerização com 1% de hidróxido de sódio foi tratada com anidrido acético em excesso. Na análise dos tratamentos da superfície da fibra foi verificado maior potencial de aplicação da fibra mercerizada (1% e 5%) com o PLA, devido a melhorias na adesão com a matriz do polímero. No estudo, os biocompósitos e bionanocompósitos foram preparados com matriz de PLA via extrusão e conformação dos filmes por prensagem a quente. Os resultados da caracterização dos filmes mostraram modificações na morfologia, propriedades térmicas, mecânicas e de permeabilidade ao vapor de água do PLA. A cristalinidade, a temperatura de fusão cristalina e as entalpias de cristalização e fusão do PLA não foram alteradas significativamente com a adição da fibra de celulose, talco, fibra/talco, fibra mercerizada, fibra acetilada, nanopartícula de dióxido de titânio, nanotubo de caulim e adição simultânea dos materiais nanopartícula/nanotubo. As temperaturas de transição vítrea e de cristalização do PLA foram reduzidas, respectivamente, apenas com a adição da fibra acetilada e dos materiais talco, fibra/talco, fibra acetilada, nanotubo de caulim. Na análise da morfologia e das propriedades mecânicas, o efeito da adição no PLA dos materiais 1 g da fibra mercerizada com 1%, 1 g da fibra mercerizada com 5% e 1 g da nanopartícula de dióxido de titânio favoreceram a adesão com a matriz do polímero, apresentando, respectivamente, elevação da tensão na ruptura em 13,7%, 9% e 13,5%. A permeabilidade ao vapor de água do PLA foi reduzida com a adição de 10 g do talco, 7,5 g da nanopartícula de dióxido de titânio, 7,5 g do nanotubo de caulim e 0,5 g dos materiais nanopartícula/nanotubo, apresentando melhorias, respectivamente, de 16%, 36%, 38% e 11% na matriz do polímero.<br> / Abstract: The unsuitable discard of solid waste has generated large accumulation of material in last years. Biodegradable materials made from renewable sources can play an essential role in reducing the exploration of environmental resources. The polymer that has attracted active interest of consumers and industries is poly(lactic acid) (PLA). PLA polymer is a biodegradable thermoplastic, compostable, nontoxic and is used in industrial processes for the production of articles to engineering applications, textiles, agriculture and packaging material. However, were not observed studies in literature with PLA/cellulose fiber (Eucalyptus spp.) and PLA/fiber/talc; fiber surface treatment with sodium hydroxide (mercerization) and acetic anhydride (acetylation);PLA application with mercerized fiber, acetylated fiber, acetylated fiber/halloysite nanotube, acetylated fiber/titanium dioxide nanoparticle, titanium dioxide nanoparticle/halloysite nanotube in the polymer matrix. In this search, the cellulose fiber was modified with solutions of sodium hydroxide (1%, 5% and 10%) and the next stage, only the fiber resulting from mercerization treatment (1% of NaOH) was treated with excess acetic anhydride. The treatments surface analysis was observed largest potential application of mercerized fiber (1% and 5% of NaOH) with the PLA, because of improvements in adhesion with the polymer matrix. Poly (lactic acid) biocomposites and bionanocomposites were prepared by extrusion process and the films were prepared by compression molding. The film characterization results showed morphology and thermal, mechanical, water vapor permeability properties changes the PLA matrix. The crystallinity, the melt temperature, crystallization enthalpy and melting enthalpy of PLA were not significantly changed with the addition of cellulose fiber, talc, fiber/talc, mercerized fiber, acetylated fiber, titanium dioxide nanoparticle, halloysite nanotube and addition of the nanoparticle/nanotube. The glass transition temperature and crystallization temperature of PLA were reduced, respectively, with the addition of acetylated fiber and talc, fiber/talc, acetylated fiber, halloysite nanotube. The results of morphology and mechanical properties analysis showed if the addition effect of the materials 1 g of mercerized fiber (1% of NaOH), 1 g of mercerized fiber (5% of NaOH) and 1 g of the titanium dioxide nanoparticle improved adhesion with the PLA matrix and also showed increased tensile stress, respectively, 13.7%, 9% and 13.5%. The water vapor permeability of PLA was reduced with addition of talc (10 g), titanium dioxide nanoparticle (7.5 g), halloysite nanotube (7.5 g) and materials nanoparticle/nanotube (0.5 g) and showed improvements, respectively, 16%, 36%, 38% and 11% in the polymer matrix.

Made available in DSpace on 2015-03-16T14:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 40.pdf: 1772922 bytes, checksum: bd631963f3e0febd6a4e1753b7433d3a (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Controle de Qualidade em Saúde / No Brasil, a expansão de área plantada de cana-de-açúcar, impulsionada pela demanda crescente do etanol como combustível que compõe a matriz energética nacional, é acompanhada pelo aumento no consumo de insumos específicos para a cultura, incluindo os herbicidas. Dentre os herbicidas mais utilizados na agricultura, a atrazina (2-cloro-4-etilamina-6-isopropilamina-s-triazina), um herbicida da classe dos triazínicos, é usada intensivamente no controle de ervas daninhas em pré ou pós-emergência. Devido a sua estrutura química representada por um anel triazínico substituído com cloro, etilamina e isopropilamina, a atrazina se mostra uma substância altamente recalcitrante para a degradação biológica no ambiente. A aplicação de fungos para biodegradação de substâncias químicas recalcitrantes vem sendo amplamente estudada. Portanto, o presente estudo teve como objetivo testar a tolerância de Candida rugosa INCQS 71011, Lentinula edodes INCQS 40220, Penicillium simplicissimum INCQS 40211 e Pleurotus ostreatus UFLA ao herbicida atrazina na concentração final de 10 mgL-1 e a partir desses resultados, os fungos que se apresentaram tolerantes foram selecionados e utilizados para os testes de degradação de atrazina e o melhoramento da composição do meio de cultivo visando um maior percentual de degradação. Foi constatado que a tolerância não se mostrou relacionada à degradação. Embora todos os fungos estudados tenham se mostrado tolerantes à presença de atrazina, somente Pleurotus ostreatus UFLA foi capaz de degradá-la e produzir a enzima lacase. Nos experimentos de degradação, o fungo Pleurotus ostreatus UFLA avaliado por 15 dias atingiu um percentual máximo de 39% no 15° dia de cultivo, produzindo os metabólitos desetilatrazina e deisopropilatrazina. / No Brasil, a expansão de área plantada de cana-de-açúcar, impulsionada pela demanda crescente do etanol como combustível que compõe a matriz energética nacional, é acompanhada pelo aumento no consumo de insumos específicos para a cultura, incluindo os herbicidas. Dentre os herbicidas mais utilizados na agricultura, a atrazina (2-cloro-4-etilamina-6-isopropilamina-s-triazina), um herbicida da classe dos triazínicos, é usada intensivamente no controle de ervas daninhas em pré ou pós-emergência. Devido a sua estrutura química representada por um anel triazínico substituído com cloro, etilamina e isopropilamina, a atrazina se mostra uma substância altamente recalcitrante para a degradação biológica no ambiente. A aplicação de fungos para biodegradação de substâncias químicas recalcitrantes vem sendo amplamente estudada. Portanto, o presente estudo teve como objetivo testar a tolerância de Candida rugosa INCQS 71011, Lentinula edodes INCQS 40220, Penicillium simplicissimum INCQS 40211 e Pleurotus ostreatus UFLA ao herbicida atrazina na concentração final de 10 mgL-1 e a partir desses resultados, os fungos que se apresentaram tolerantes foram selecionados e utilizados para os testes de degradação de atrazina e o melhoramento da composição do meio de cultivo visando um maior percentual de degradação. Foi constatado que a tolerância não se mostrou relacionada à degradação. Embora todos os fungos estudados tenham se mostrado tolerantes à presença de atrazina, somente Pleurotus ostreatus UFLA foi capaz de degradá-la e produzir a enzima lacase. Nos experimentos de degradação, o fungo Pleurotus ostreatus UFLA avaliado por 15 dias atingiu um percentual máximo de 39% no 15° dia de cultivo, produzindo os metabólito s desetilatrazina e deisopropilatrazina. A atividade máxima da enzima lacase foi 0,533 U/mL, no entanto não foi possível correlacionar degradação e atividade enzimática. Após esses experimentos, foi realizado um planejamento experimental para maximizar a degradação de atrazina. Foi realizado um delineamento fatorial fracionado 28-4 com 20 ensaios. Com esses experimentos foi possível aumentar os níveis de degradação para 65% em 15 dias e aumentar também a diversidade dos metabólitos formados. Além de desetilatrazina e deisopropilatrazina, formou-se também desetilhidroxiatrazina, deisopropilhidroxiatrazina e desetildeisopropilatrazina. Com base nestes resultados, Pleurotus ostreatus UFLA apresenta grande potencial para ser utilizado na biorremediação de ambientes contaminados por atrazina, minimizando os impactos deste herbicida na saúde pública.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-24T03:18:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348180.pdf: 2733043 bytes, checksum: f863f0bdf4971f7dccd35314bd054f4b (MD5) Previous issue date: 2017 / Visando a conservação dos recursos naturais, o estudo da produção de biomoléculas, como exemplo os biossurfactantes, tem crescido nos últimos anos. A maioria dos biossurfactantes conhecidos é de origem bacteriana, sendo pouco investigada a capacidade de produção utilizando fungos. Neste trabalho, foi avaliada a produção de biossurfactantes por fungos em diferentes sistemas de cultivo. O fungo Trametes versicolor CECT 20817 foi cultivado em sistema sólido utilizando como fonte de carbono um resíduo da produção bifásica do azeite de oliva. Foi verificada a produção de metabólitos com atividade de superfície e enzimas oxidativas durante 14 dias de cultivo a 25 °C, obtendo-se valores de tensão superficial (TS) da ordem de 30 mN.m-1. O biossurfactante produzido foi classificado como um derivado de lipopeptídeo, sendo capaz de reduzir a TS do meio aquoso para 26,4 ± 0,2 mN.m-1, exibindo propriedades interfaciais satisfatórias. Além disso, o biossurfactante produzido se mostrou particularmente estável quanto a variação de pH e temperatura e apresentou atividade antibacteriana moderada contra Escherichia coli. Também foi investigada a produção de biossurfactantes por um fungo isolado de um resíduo de refinaria de petróleo em sistema submerso, utilizando hidrocarbonetos derivados de petróleo como fonte de carbono. A estirpe apresentou uma velocidade específica máxima de crescimento igual a 0,0184 h-1, obtendo-se um fator de conversão de substrato em célula ( ) igual a 0,5412 g.g-1. A produção de biossurfactantes foi detectada a partir de 6 dias de cultivo, confirmada pela redução da TS do meio (valores inferiores a 35 mN.m- 1). Foi verificado que a produção de biossurfactantes auxilia o processo de biodegradação de óleo diesel, sendo observada uma eficiência de degradação igual a 78,30 ± 0,76 %, nas condições ótimas estabelecidas. Ainda, a presença do tensoativo no sistema interfere na transferência de oxigênio do meio líquido, sendo observada uma diminuição nos coeficientes volumétricos de transferência de oxigênio (KLa). De acordo com as análises de caracterização, o biossurfactante foi classificado como um derivado de glicolipídeo, apresentando estabilidade em relação a variações de temperatura e pH. Estes resultados corroboram para a viabilidade da utilização de microrganismos produtores de biossurfactantes em processos de biorremediação.<br> / Abstract : Concerning over the natural resources preservation, the study of the biomolecules production, such as biosurfactants, has increased in recent years. Most of the known biosurfactants are from bacterial origin, with insufficient investigation of production capacity using fungi. In this study, the biosurfactants production by fungi in different cultivate systems were evaluated. The fungus Trametes versicolor CECT 20817 was cultivated in a solid system, using the two-phase olive mill waste as a substrate. The surface active metabolites and oxidative enzymes production during 14 days of cultivation at 25 °C was verified, obtaining surface tension (ST) in the order of 30 mN.m-1. The biosurfactant produced was classified as a lipopeptide derivative, being able to reduce the ST of the aqueous medium to 26.4 ± 0.2 mN.m-1, exhibiting satisfactory interfacial properties. In addition, the biosurfactant produced by T. versicolor proved to be particularly stable in pH and temperature and exhibited moderate antibacterial activity against Escherichia coli. We also investigated the biosurfactant production by fungus isolated from oil refinery residue in submerged system using petroleum-derived hydrocarbon as a carbon source. The strain showed a specific growth rate of 0.0197 ± 0.0184 h-1 and it was obtained a cell yield coefficient ( / ) equal to 0.5412 g.g-1. The expressive biosurfactant production was detected from 6 days of cultivation, confirmed by the reduction of the ST values. It was verified that the biosurfactant production enhanced the diesel oil biodegradation process, where a degradation efficiency equal to 78.30 ± 0.76 % was observed under the optimal conditions established. Furthermore, the presence of surfactant in the system influence the oxygen transfer in the liquid medium and it was observed a decrease in the volumetric oxygen transfer coefficients (KLa). According to the characterization analyzes, the biosurfactant was classified as a glycolipid derivative, presenting good stability in relation to temperature and pH variations. These results corroborate the viability of the use of biosurfactant producer microorganisms in bioremediation processes.

A indústria curtidora é reconhecida pela sua relevância em termos de produção de commodities, gerando recursos e promovendo desenvolvimento econômico e social, a partir de subprodutos da indústria da carne. Tal atividade, porém, caracteriza-se pelo uso intensivo de recursos, gerando quantidades expressivas de efluentes líquidos, resíduos sólidos e emissões atmosféricas. A crescente conscientização ambiental da sociedade vem exercendo pressão constante sobre esta atividade industrial com vistas à redução dos potenciais impactos negativos, motivando esforços no sentido da melhoria dos produtos e processos produtivos. Em termos de rejeitos do processo, os mesmos são gerados nas diversas operações envolvidas no processo de curtimento, desde a recepção da matéria-prima até a destinação final dos resíduos sólidos. O presente trabalho tem como objetivo geral a avaliação da possibilidade de produção de biogás através da degradação anaeróbica de resíduos sólidos da indústria coureira, com foco na recuperação energética a partir da produção de biogás. Para tanto, foram realizados estudos de qualificação e quantificação de gases gerados nos processos de disposição final de resíduos sólidos da indústria coureira em aterros de resíduos sólidos industriais e em experimentos em escala de bancada, buscando avaliar a produção de biogás por diferentes substratos proteicos, principalmente de colágeno e de resíduos de curtume. Por fim, foi realizada uma avaliação da produção de biogás por resíduos sólidos da indústria do couro, com vistas a estimar o potencial de recuperação de energia através da degradação anaeróbica destes materiais Nas avaliações de campo, amostras de biogás foram coletadas a partir dos dutos de exaustão instalados em aterros de resíduos sólidos industriais para a quantificação das frações molares de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), nitrogênio (N2) e oxigênio (O2), por cromatografia gasosa, e sulfeto de hidrogênio (H2S), este seu principal contaminante, por análise via úmida. Observou-se que a geração volumétrica de biogás (Nm3.h-1) em aterros é baixa, porém existente, e que as maiores frações de metano no biogás ocorrem em períodos de tempo longos (mais de 10 anos) após o selamento das células dos aterros. Os valores médios de poder calorífico encontram-se dentro de limites que permitem a sua aplicação como fonte de energia térmica ou em sistemas de geração de potência. Nos experimentos de bancada, os substratos de interesse foram incubados em biorreatores e inoculados com diferentes fontes de microrganismos disponíveis em lodos biológicos coletados em diferentes estações de tratamento de efluentes industriais. Os gases gerados nos biorreatores foram avaliados por cromatografia gasosa, ao longo de períodos entre 2 e 120 dias. Os resultados dos experimentos de bancada permitiram a avaliação da influência de parâmetros, tais como a habilidade das microbiotas para a degradação de diferentes substratos à base de colágeno e a influência da concentração de cromo nos substratos sobre a produção de biogás. Observou-se que a taxa máxima de geração de biogás ocorre em períodos entre 3 e 36 dias, alcançando valores de 162,2 mL.g-1 de sólidos voláteis e fração de metano de 73,7% A avaliação da recuperação de energia pela produção de biogás revela que entre 2,0 e 10,3% da demanda energética total ou entre 6,0 e 30,7% da demanda de energia elétrica, de curtumes típicos, podem ser obtidos através da produção e utilização deste combustível. A coleta de dados representativos relacionados à degradação biológica dos resíduos por via anaeróbica caracteriza-se como uma ferramenta para o futuro desenvolvimento de tecnologias no sentido do seu aproveitamento energético a partir do biogás. / The tanning industry is recognized for its relevance in terms of commodity production, generating economic resources and promoting economic and social development, from the meat industry by-products. However, such activity is characterized by its intensive use of resources, generating significant amounts of wastewater, solid waste and atmospheric emissions. Growing environmental awareness has exerted constant pressure over this industrial activity in order to reduce the potential negative impacts, encouraging efforts to improve products and production processes. The process residues are generated by the diverse operations involved in the tanning process, from the raw materials reception to the final waste disposal. The main objective of the present work is to assess the potential for biogas production through anaerobic degradation of leather industry solid wastes, focused on energy recovery through biogas production. Thus, qualification and quantification studies were conducted on generated gases of final leather waste disposal (industrial solid wastes landfill), bench-scale experiments for the assessment of the biogas production potential by different protein based substrates, with an without collagen, including tannery waste. Finally, an overall evaluation of biogas production potential from leather industry waste was conducted in order to estimate the potential for energy recovery through anaerobic degradation of these materials. In the field evaluations, biogas samples were collected from the exhaust ducts installed in industrial solid waste landfills to quantify the mole fraction quantifications of methane (CH4), carbon dioxide (CO2), nitrogen (N2) and oxygen (O2) by gas chromatography, and hydrogen sulfide (H2S), its main contaminant, by absorption and iodometric method It was observed that the volumetric generation rate of biogas (Nm3.h-1) is low and an increase in methane fraction occurs over long periods of time (over 10 years) after the sealing of the landfill cells. The average heating values are within typical values allowing its application as a thermal energy source or in power generation systems. In bench-scale experiments, the substrates were isolated in bioreactors and inoculated with different sources of microorganisms (biological sludges) collected at diverse industrial wastewater treatment plants. The gases generated in the bioreactors were analyzed by gas chromatography, over periods of 2 to 120 days. The results of bench experiments enabled the evaluation of the parameters like the ability of the microbiota to degrade the different collagen based substrates and the influence of the substrates chromium concentration on the biogas production. It was observed that the maximum rate of biogas production occurs in periods between 3 and 36 days, reaching values of 162.2 mL.g-1 of volatile solids and methane fraction of 73.7%. The potential for energy recovery through biogas production reveals that 2.0 to 10.3% of the total energy demand or 6.0 to 30.7% of the electricity demand can be obtained through the production and utilization of this fuel in tanneries. The collection of representative data related to biological degradation of wastes through anaerobic pathway is considered as an oppotunity for the future technology development towards the implementation of energy using biogas.