Cities are usually associated to development and environmental impacts caused by urban settlements. The increase in population density also means growth in waste generated, mainly due to municipal sewage. In the case of Aracaju city, data indicate that only 31.8% of household waste are collected and the remainding is discarded in natura in drainage channels and in estuaries. In this environment, organic matter undergoes biodegradation in conditions quite different from those as freshwater medium, especially with regard to osmotic pressure, which varies under the influence of tides (salinity). This study aimed to study the biodegradation of municipal sewage in estuarine environment in the laboratory scale, to assess the environmental impact associated with the disposal of effluents in this medium. The salinities tested were: 1, 2 and 3.5%, the concentrations of organic matter (expressed in terms of BOD) were 150, 200 and 250 mg/L, using real water (water collected in the estuary. The control parameters measured during the experiments were the concentration of dissolved oxygen, pH and temperature and the parameters analyzed in the samples were total suspended solids and biochemical oxygen demand (BOD), according to Clesceri et al. (1998). The results showed that the microorganisms used are classified as halophilous. The kinetic coefficients indicate that, for salinities around 2%, the growth rate is maximum, and the substrate rate consumption, but these values are low compared to the freshwater matrix coefficients. The speed of growth decreases with the increase of concentration substrate, confirming that the kinetics is a Monod type. To conclude, the salt concentration affects significantly the microbial growth and the substrate, even in the situations where the microorganisms are adapted to the environmental conditions the natural reconstruction process of an estuary is slow, if ceased pollution sources. Therefore, there is a great necessity to develop public policies for environmental sanitation in Aracaju city (SE). / As cidades normalmente estão associadas a desenvolvimento e a impactos ambientais, ocasionados pelos aglomerados urbanos. O aumento da densidade demográfica implica também no crescimento dos resíduos gerados, principalmente os efluentes sanitários. No caso da cidade de Aracaju, dados indicam que apenas 31,8% dos efluentes domésticos são coletados e o restante é descartado in natura em canais e deságuam nos estuários. Nesse ambiente, a matéria orgânica sofre biodegradação em condições bem diferentes das de um meio doce, sobretudo no tocante à pressão osmótica, que varia sob o efeito das marés (salinidade). O presente trabalho teve como objetivo estudar a biodegradação de efluentes sanitários em meio estuarino, em escala de laboratório, para avaliar o impacto ambiental associado ao descarte de efluentes em tal atributo. As salinidades testadas foram: 1, 2 e 3,5%; as concentrações de matéria orgânica (expressas em termos da DBO) foram 150, 200 e 250 mg/L, em matrizes com água real (água coletada no próprio estuário). Os parâmetros de controle medidos ao longo dos experimentos foram a concentração de oxigênio dissolvido, pH e temperatura, e as análises realizadas nas amostras foram sólidos suspensos totais e Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), segundo metodologia estabelecida por Clesceri et al. (1998). Os resultados obtidos mostraram que os microrganismos utilizados são classificados como halófilos. Os coeficientes cinéticos indicam que, para salinidades de 2%, a velocidade de crescimento é máxima, assim como a taxa de consumo do substrato, mas são valores baixos comparados aos coeficientes obtidos em experimentos em matrizes com água doce. A velocidade de crescimento aumenta até determinada concentração de substrato, a partir da qual a velocidade específica de crescimento fica constante, confirmando que a cinética é do tipo Monod. Concluiu-se então que a concentração de sal afeta significativamente o crescimento microbiano e o consumo do substrato. Mesmo no ambiente em que os microrganismos estejam adaptados às condições do meio, o processo de recuperação natural de um estuário é lento, caso sejam cessadas as fontes de poluição. Portanto, há necessidade de se elaborar políticas públicas voltadas para o saneamento ambiental no Município de Aracaju/SE.

Orientador: Edson Aparecido Abdul Nour / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T21:23:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_VanessaMastrodomenico_M.pdf: 2364678 bytes, checksum: e60863bf78b747d59d57a6076bac5a0d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O presente estudo visou verificar a tratabilidade de efluente sanitário contendo formaldeído por meio do sistema combinado de fluxo contínuo composto de um filtro anaeróbio (FA) seguido de biofiltro aerado submerso (BAS), com tempo de detenção hidráulica de 12 h em cada reator. As concentrações de formaldeído adicionado ao esgoto sanitário afluente foram 57 ± 59, 90 ± 55, 267 ± 53, 420 ± 137, 533 ± 174 e 946 ± 131 mg/L, sendo que o aumento da concentração se deu após estabilização do sistema em cada etapa. A carga máxima de formaldeído aplicada ao sistema combinado foi de 1,121 kg HCHO/m3.d e a removida foi 1,116 kg HCHO/m3.d. Neste período foi encontrada a máxima carga de DQO aplicada e removida no sistema de, respectivamente, 2,5 kg DQO/m3.d e de 2,2 kg DQO/ m3.d. Não foi atingida a carga máxima de redução da concentração de formaldeído e DQO do sistema combinado. Durante toda a operação do sistema com aplicação de formaldeído, a redução de concentração de formaldeído no sistema combinado foi de 94 ± 2 %, sendo que a concentração média de formaldeído no efluente do sistema combinado foi de 5 ± 2,4 mg/L. No entanto, a redução de DQO do sistema combinado em relação ao seu efluente decantado, foi de 84 ± 11 %. Foi constatada a importância do gerenciamento da biomassa nos reatores de modo a não interferir na qualidade dos efluentes tratados. A nitrificação no BAS atingiu seu máximo durante o período de aplicação de formaldeído de 90 ± 55 mg/L e durante este mesmo período iniciou seu declínio. Nos ensaios cinéticos, a biomassa aeróbia apresentou maiores velocidades de consumo de formaldeído e maior capacidade de redução da concentração de DQO que a biomassa anaeróbia. As reações de primeira ordem foram a que melhor representaram o consumo de formaldeído nestes ensaios, e sua taxa depende da concentração inicial de formaldeído, da localização da biomassa nos reatores, da concentração de formaldeído aplicada ao sistema e seu estágio de adaptação. A maior velocidade específica de consumo de formaldeído encontrada para a biomassa aeróbia foi de 0,457 mg HCHO/g STV.h, sendo sua média igual a 0,325 ± 0,120 mg HCHO/g STV.h. Para a biomassa anaeróbia, estes valores foram inferiores, sendo a maior velocidade encontrada de 0,360 mg HCHO/g STV.h e sua média para todos os experimentos de 0,135 ± 0,117 mg HCHO/g STV.h Foi possível verificar a adaptação da biomassa aeróbia frente ao efeito tóxico do formaldeído através de ensaio cinético com biomassa não adaptada, a qual sua velocidade de consumo de formaldeído após o período de adaptação foi de 0,42 mg HCHO/L.h. e sua velocidade específica de 0,404 mg HCHO/g STV.h. / Abstract: This study was developed with the intent to verify the treatability of domestic wastewater containing formaldehyde in a combined system formed by an Anaerobic Filter followed by a Biological Aerated Filter, each one with 12 h of hydraulic retention time (HRT). The reactor's performance was monitored by different influent formaldehyde concentration applied in the influent domestic wastewater, ranging from 57 ± 59, 90 ± 55, 267 ± 53, 420 ± 137, 533 ± 174 until 946 ± 131 mg/L, considering that the raising concentration was given after the wastewater treatment stabilization in each stage. The maximum formaldehyde rate applied in the combined system achieved 1,121 kg HCHO/m3.d and the maximum removed was 1,116 kg HCHO/ m3. d. During this stage there was also the maximum applied and removed COD loading rate, represented respectively by 2,5 kg COD/m3.d and 2,2 kg COD/m3.d. The maximum removed formaldehyde and COD rate were not reached. The removal average of the formaldehyde concentration in the combined system was 94 ± 2 %, and the average formaldehyde concentration in combined system effluent was 5 ± 2,4 mg/L. However, the average COD concentration reduction was 84 ± 11 %. The importance of controlling the biomass in the reactors was noticed for the quality treated effluent. The maximum BAS nitrification reached the maximum rate during the 90 ± 55 mg/L formaldehyde concentration in the influent and, in the same formaldehyde concentration, this rate started to decrease. In the tests for kinetics parameters, the formaldehyde consumption rates and COD concentration removal obtained for the aerobic biomass was higher than anaerobic biomass. The formaldehyde consumption was the first order reaction and it's rate depends on initial formaldehyde concentration, biomass localization in the reactors, formaldehyde concentration applied in the system and biomass adaptation stage. The maximum formaldehyde consumption specific rate was 0,457 mg HCHO/g STV.h for aerobic biomass.and your formaldehyde consumption rate was 0,325 ± 0,120 mg HCHO/g STV.h. For the anaerobic biomass, this values is less than it was for aerobic biomass and the maximum formaldehyde consumption specific rate was the 0,360 mg HCHO/g STV.h and the average was 0,135 ± 0,117 mg HCHO/g STV.h. It was possible to verify the aerobic biomass adaptation through the kinetics tests, after the adaptation its specific formaldehyde consumption specific rate was 0,404 mg HCHO/g STV.h.. / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Atualmente, um dos problemas ambientais mais graves é a contaminação dos solos e das águas subterrâneas. Na Europa, já foram identificadas 300.000 áreas contaminadas ou potencialmente contaminadas e estima-se que exista 1,5 milhão. Nos Estados Unidos da América, já foram identificadas mais de 63.000. No Brasil, 1.336 áreas contaminadas foram identificadas apenas no Estado de São Paulo. Das tecnologias de remediação de áreas contaminadas, a biorremediação tem a vantagem de destruir os poluentes. No entanto, para aplicação de tal tecnologia, é necessário determinar a biodegradação dos compostos orgânicos no solo. No Brasil, faltam estes dados, pois os solos tropicais possuem características bem diferentes dos solos de regiões de clima temperado. O método respirométrico de Bartha, adaptado de uma norma holandesa, é um método simples e economicamente viável para determinar a atividade microbiológica pela geração de gás carbônico e, indiretamente, a biodegradação de contaminantes orgânicos no solo. No presente trabalho, foi estudada a sua aplicabilidade para um latossolo, tipo de solo predominante no Estado de São Paulo, utilizando como contaminante orgânico, o fenantreno. A partir dos resultados obtidos, foi possível verificar que o gás carbônico gerado não era resultante apenas da biodegradação do contaminante, mas também de reações abióticas ocorridas no solo, principalmente as de equilíbrio do carbonato de cálcio, adicionado para neutralizar o pH. Tal constatação dificulta a análise dos resultados obtidos nos ensaios de respirometria, já que o procedimento descrito na norma brasileira NBR 14283/99 relaciona diretamente a geração do gás carbônico à biodegradação do contaminante. Apesar desta dificuldade, foi possível verificar a biodegradação do fenantreno por microrganismos indígenas, que resistiram ao processo de esterilização. Verificou-se ainda, neste trabalho de pesquisa, a dificuldade de esterilização do solo em autoclave, o que limita a avaliação de remoção de contaminantes por outros mecanismos, tais como volatilização e adsorção. / Nowadays, one of the most serious environmental problems is the contamination of soil and groundwater. In Europe, 300,000 contaminated or potentially contaminated sites have already been identified and there it is estimated that 1.5 million contaminated sites exist. In the United States of America, more than 63,000 have already been identified. In Brazil, 1,336 contaminated sites have been identified in the State of São Paulo. Of the remediation technologies that can be applied for the recovery of these sites, bioremediation has the advantage of destroying the contaminants, but it is necessary to determine the degree to which they biodegrade in the soil. In Brazil, this data is lacking, since tropical soil has different characteristics than the soil of regions with temperate climates. Bartha’s respirometric method, adapted from a Dutch norm, is a simple and economically viable method for determining carbon dioxide generation and, indirectly, the biodegradation of organic contaminants in the soil. In this research, this method’s applicability was studied for a typical tropical soil, predominant in the State of São Paulo, using phenantrene as an organic contaminant. Based on the results of this study, it was possible to verify that the carbon dioxide generated resulted not only from the biodegradation of the contaminant, but also from abiotic reactions that occurred in the soil, mainly from the balance of calcium carbonate, added to neutralize the pH. This fact makes the analysis of the results of the respirometric tests more difficult, since the procedure described in Brazilian norm NBR 14283/99 relates the generation of carbon dioxide directly to the biodegradation of the contaminant. Despite this difficulty, it was possible to verify the biodegradation of the phenantrene for indigenous microorganisms. Furthermore, this research verified the difficulty of sterilizing the soil, which would make it difficult to evaluate the removal of contaminants by other mechanisms, such as volatilization and adsorption.

Com a alta taxa de desertificação dos solos e a necessidade de irrigação constante dos plantios, existe a necessidade da criação de um polímero superabsorvente (SAP) com a característica de ser biodegradável. Observando o estágio tecnológico relacionado às atividades de pesquisa e desenvolvimento de SAPs no Brasil, foi utilizado o poli (álcool vinílico)/PVA e o amido de mandioca para a formação de hidrogéis a partir de blendas poliméricas. Assim, soluções aquosas desses polímeros foram reticuladas quimicamente, usando o glutaraldeído como agente reticulante e comparadas com amostras reticuladas por radiação gama, irradiadas a uma dose de 25 kgy. Os hidrogéis resultantes foram caracterizados por diversas técnicas analíticas como a fração gel, o intumescimento em água destilada, a espectroscopia de infravermelho com refletância total atenuada ATR (FT-IR), a termogravimetria (TG/DTG), a calorimetria exploratória diferencial (DSC) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). Observou-se uma maior reticulação nos hidrogéis reticulados com o glutaraldeído e em consequência um menor grau de intumescimento quando comparadas com as amostras que foram irradiadas. Com vias a produzir hidrogéis em uma escala industrial, misturas de PVA e amido foram processadas por extrusão reativa, mudando assim o processo de preparação de solução aquosa para misturas secas. Foram extrudadas amostras de PVA com diferentes pesos moleculares tais como o PVA 26-88, o PVA 40-88, o PVA 110-99 e o poli (ácido glioxílico vinílico)/PVGA, este último sintetizado a partir da modificação do PVA 110-99. Foi adicionado na mistura o ácido glioxílico no desenvolvimento do SAP por reticulação química nas amostras do PVA, por ter grupos carboxílicos que podem aumentar o intumescimento e também servir como agente reticulante. Também foram feitas formulações de extrusão sem o ácido glioxílico para serem usados como brancos. Adicionou-se nas misturas diversos agentes plastificantes como a glicerina e o polietilenoglicol (PEG 400) e as propriedades mecânicas foram estudadas. Foram desenvolvidas duas análises fatoriais de 23 para analisar as mudanças na reticulação das formulações. Os pellets foram caracterizados com as mesmas técnicas analíticas que os hidrogéis feitos em solução, adicionando-se análises de intumescimento e reversibilidade de intumescimento em diversos solventes como a água pura, a água da chuva, as soluções tampão de pH 3, pH 7 e pH 10, além de soro fisiológico, visando a aplicação em diferentes solos com diferentes pH e salinidades. Os testes de intumescimento em diferentes sais demonstraram a ter menor retenção de água quando comparada com água pura. Os testes de reversibilidade de intumescimento dos pellets mostraram que a maioria das formulações perde a sua capacidade de intumescimento máximo aos seis primeiros ciclos. Foi feita a compressão dos pellets para observar a flexibilidade dos mesmos, visando aplicações debaixo do solo. Realizou-se um estudo de biodegradação em terra ao longo de 120 dias, e estudou-se a relação direta com os valores da fração gel. Os resultados mostraram que os pellets menos reticulados intumesceram mais, enquanto as microscopias mostraram que essas amostras tinham uma morfologia mais porosa, o que contribuiu na melhora na retenção do líquido. Além disso, eram mais flexíveis e biodegradaram mais rápido, sendo extremamente viáveis para a aplicação na agricultura. Foi verificado que o PVA 40-88 apresentou os melhores valores de intumescimento em diferentes sais. Com o SAP obtido, foi constatado que a extrusão reativa é um método viável para a produção dos SAPs. / With high soil desertification rate and the need for constant irrigation of the plantations, there is the need to create a superabsorbent polymer (SAP) with the characteristic of being biodegradable. Noting the technological stage related to research and development activities of SAPs in Brazil, we used poly (vinyl alcohol)/PVA and cassava starch for the formation of hydrogels from polymer blends. Thus, aqueous solutions of these polymers were chemically crosslinked using glutaraldehyde as crosslinking agent and compared to samples cross-linked by gamma irradiation, irradiated the a dose of 25 kgy. The resulting hydrogels were characterized by various analytical techniques such as gel fraction, swelling in distilled water, infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (ATR-FTIR), thermogravimetry (TG/DTG), the differential scanning calorimetry (DSC) and the scanning electron microscopy (SEM). There was a higher crosslink in the hydrogels crosslinked with glutaraldehyde and consequently a lower degree of swelling as compared to samples that were irradiated. With routes to produce hydrogels on an industrial scale, PVA and starch mixtures were processed by reactive extrusion, thus changing the aqueous solution preparation process to dry mix. PVA samples were extruded with different molecular weights such as PVA 26-88, PVA 40-88, PVA 110-99 and poly (vinyl glyoxylic acid)/PVGA, the latter synthesized from the modified PVA 110-99. It was added to the mixture glyoxylic acid in the SAP development by chemical crosslinking of the PVA sample for having carboxyl groups that may increase the swelling and also serve as crosslinker. Also extrusion formulations were made without the glyoxylic acid to be used as white. Was added to the mixture, various plasticizers such as glycerin and polyethylene glycol (PEG 400) and the mechanical properties were studied. two factor analyzes were developed from 23 to analyze the changes in crosslinking formulations. The pellets were characterized with the same analytical techniques that hydrogels made in solution by adding analyzes swelling and swelling of reversibility in various solvents such as pure water, rain water, pH buffer solutions 3, pH 7 and pH 10, in addition to saline solution, aimed at application in different soils with different salinities and pH. swelling tests at different salts shown to have lower water retention when compared to pure water. The pellets reversibility of the swelling tests showed that most formulations loses its swelling capacity up to the first six cycles. The compression of the pellets was taken to observe their flexibility, targeting applications underground. We conducted a study of biodegradation on land over 120 days, and studied the direct relationship with the gel fraction values. The results showed that the pellets swelled more crosslinked least while microscopy showed that these samples had a more porous morphology, which contributed to the improvement in fluid retention. Moreover, they are more flexible and biodegrade more rapidly and are extremely viable for use in agriculture. It has been found that PVA 40-88 showed better swelling values at different salts. With SAP obtained, it was found that the reactive extrusion is a viable method for the production of SAPs.

Hidrocarbonetos aromáticos conhecidos como BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos) estão entre os maiores problemas de poluição ambiental. Estes compostos são reconhecidos por sua recalcitrância em ambientes anóxicos, e a remoção destes hidrocarbonetos, de sítios anaeróbios contaminados é dependente da atividade de uma população de microrganismos adaptados capazes de promover a biodegradação destes compostos, nestas condições. Neste sentido, o presente trabalho buscou purificar, caracterizar e utilizar cultura desnitrificante, como inóculo para desenvolvimento de biofilme, em reator anaeróbio de leito fixo preenchido com espumas de poliuretano, além de avaliar o potencial deste biofilme em promover a biodegradação dos compostos de BTEX. Células da cultura apresentaram coloração Gram negativa, com morfologia de cocos (diplococos e cocobacilos). A cultura foi capaz de crescer, sob condições desnitrificantes, utilizando diferentes substratos. A cultura não apresentou capacidade de crescer sob condições sulfetogênicas. Velocidades de crescimento ('mü') de 0,046/h e 0,050/h e tempos de geração (Tg) de 15,1 horas e 13,9 horas foram obtidos para as células crescidas em benzeno e etilbenzeno, respectivamente. A cultura purificada foi utilizada para formar biofilme em RAHLF. Em todas as condições de alimentação as quais os reatores foram submetidos houve remoção da matéria orgânica, nitrato e dos hidrocarbonetos. A menor eficiência de remoção de hidrocarbonetos foi de 89,4%, obtida durante a alimentação dos reatores com benzeno. A matéria orgânica (DQO) foi removida com eficiência média de 87,1%. A eficiência média de remoção de nitrato foi de 94%. O sequenciamento das amostras revelou que o biofilme do RAHLF1 foi formado, principalmente, por espécies de Paracoccus, Pseudomonas e Bacteroides, enquanto que no RAHLF2, alimentado com etilbenzeno, observou-se espécies dos gêneros: Paracoccus, Pseudomonas, Xanthomonas e Variovorax / The monoaromatic hydrocarbons known as BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) are among the greatest environmental pollution problems. These compounds are known by their recalcitrance in anoxic environments, and the removal of these toxics from anaerobic contaminated sites depends on the presence of an adapted microbial population capable of to promote the biodegradation of these compounds under such condition. Thus, in the current study a denitrifying culture was purified, characterized and used as inoculum to form a biofilm in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor filled with polyurethane foam, and to assess the potential of this biofilm to promote BTEX compounds biodegradation. Culture cells were Gram negative, with coccus (diplococcus and cocobacilli) morphology. The culture was able to grow, under denitrifying conditions, using different substrates. No growth was seen in sulfate-reducing conditions. Growth velocity('mü') of 0.046/h and 0.050/h, and generation time of 15.1 and 13.9 hours were obtained for cultures isolated in the presence of benzene and ethylbenzene, respectively. The purified culture was used to form a biofilm inside RAHLF. At all feeding conditions the reactors were submitted the organic matter, nitrate and hydrocarbons were removed. The smallest hydrocarbons removal efficiency was 89.4%, obtained during benzene feeding. The organic matter (COD) was removed with mean efficiency of 87.1%. The mean efficiency of nitrate removal was 94.0%. Sequencing of samples showed that the RAHLF1 biofilm was composed specially for Paracoccus, Pseudomonas and Bacteroides species. Biofilm of RAHLF2 reactor, obtained from ethylbenzene feeding, was composed by Paracoccus, Pseudomonas, Xanthomonas and Variovorax species

Ramnolipídeos (RLs) e polihidroxialcanoatos (PHAs) produzidos por Pseudomonas aeruginosa são compostos biodegradáveis e que podem ser obtidos a partir de matérias-primas renováveis. Com o objetivo de elucidar aspectos metabólicos e regulatórios da produção de RLs e PHAs, mutantes de P. aeruginosa LFM634 afetados na síntese desses compostos foram obtidos utilizando um transposon (ISlacZ/hah). Dentre 61 mutantes caracterizados, foram detectados vários super-produtores de RLs e/ou PHAs, bem como alguns nos quais nenhum RL foi detectado. Dois mutantes (p09-13 e p12-39) apresentaram capacidade reduzida de inserir ramnose em RLs e de direcionar intermediários da biossíntese de ácidos graxos para a síntese de RLs ou PHAs. O mutante p09-13 está afetado no gene crc, sugerindo um importante papel deste regulador global no processo de síntese de RLs e PHAs. / Rhamnolipids (RLs) and polyhydroxyalkanoates (PHAs) produced by Pseudomonas aeruginosa are biodegradable compounds and can be obtained from renewable raw materials. Aiming to elucidate metabolic and regulatory issues involved in the RLs and PHAs production, P. aeruginosa LFM634 mutants affected in their biosynthesis were obtained using a transposon (ISlacZ/hah). Out of 61mutants characterized, it was detected several overproducing RLs and/or PHA, as well as some in which no RLs was detected. Two mutants (p09-13 and p12-39) presented reduced capability of inserting rhamnose in RLs and of channeling intermediates from fatty acid biosynthesis to the synthesis of RLs and PHAs. The mutant p09-13 is affected on crc gene, suggesting an important role of this global regulator on the process of RLs and PHA synthesis.

Resíduos produzidos em atividades industriais podem trazer danos significativos ao ambiente, principalmente quando estes não são degradáveis (ou são dificilmente degradáveis) por processos naturais. Polímeros sintéticos estão entre os principais resíduos descartados na natureza, permanecendo inertes por séculos e interferindo em processos ecológicos. Diante deste contexto, explorar o potencial biodegradável de plásticos e uma alternativa na substituição de embalagens descartáveis. Para a construção e otimização de materiais biodegradáveis, faz-se necessária a compreensão da ação da microbiota natural em processos de biodegradação natural. Neste trabalho, buscou-se compreender a dinâmica de microrganismos do filo Bacteroidetes no processo de biodegradação de blenda polimérica Poli (ɛ-caprolactona) / Amido/ Proteína Isolada de Soja (PCL/A/PIS), considerando solos e materiais plásticos distintos, como também a presença de genes notadamente associados a degradação biológica. Para tanto, partindo de amostras de DNA obtidas do solo ao longo do processo de biodegradação, foram utilizadas técnicas de PCR e PCR-DGGE (Reação de Polimerização em Cadeia - Eletroforese em Gel com Gradiente Desnaturante). Observou-se que: Bacteroidetes estão presentes em todos os momentos avaliados do processo de biodegradação da Blenda e do PCL; o solo Arenoso, onde a biodegradação e mais efetiva, apresenta comunidades com perfis bem delimitados, que se diferenciam na degradação da Blenda e do PCL; a dinâmica no solo Argiloso não exibe um padrão claro de influencia dos plásticos sobre a comunidade, apontando, porem para uma convergência de similaridade das comunidades sobre blenda e PCL no momento de maior atividade degradativa. Chitinophagaceae e uma família presente na biodegradação, sendo Chitinophaga pinensis uma das espécies presentes; genes exclusivos a esta espécie e outras da mesma família que codificam lipases e proteases, associados a degradação de polímeros pela literatura cientifica, estão presentes nas amostras de solo avaliadas, sendo possíveis atores na biodegradação dos plásticos. Bacteroidetes aparenta ser um filo importante em processos naturais de biodegradação de polímeros em solos, e explorar o potencial deste grupo e da família Chitinophagaceae pode oferecer subsídios para a construção de plásticos mais eficientes em sua biodegradação. / The human productive activity has brought significant damage to the environment, particularly by the disposal of non-degradable waste (or poorly degradable) by natural processes. Synthetic polymers are among the main materials discarded, remaining inert for centuries, causing damage to the natural wildlife or interfering with ecological processes. Given this context, the potential use of biodegradable plastics is an alternative, both for agriculture and for the replacement of disposable packaging. For the construction and optimization of biodegradable materials it is necessary to understand the action of natural microbial communities in the process. Microorganisms have predominant and diversified roles in the biodegradation process, with complex ecological relationships in their responses, either by their phylogenetic relationships or the enzymes used during the process. In this work, we sought to understand the dynamics of Bacteroidetes phylum in the biodegradation process of polymer blend poly (ɛ-caprolactone) / starch / Soy Protein Isolate (PCL/ A/ SPI), considering different soils and plastics, and also the presence of genes associated with biological degradation. Therefore, starting from DNA samples taken from the soil during the biodegradation process, PCR techniques and PCR-DGGE (Polymerization Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) were used. It was observed that: the Phylum Bacteroidetes is present in all periods evaluated of the biodegradation process of Blend, PCL and even soils without the addition of plastics; the sandy soil, where the biodegradation is more effective, presents communities with well defined profiles that differ in the degradation of blends and PCL; the dynamics in clay soil does not show a clear pattern of plastics influence over the community, pointing to a convergence of communities similarity in blends and PCL over greater degradation activity. Chitinophagaceae is a family present in biodegradation, Chitinophaga pinensis being one of the species present; genes unique to this species and others of the same family encoding lipases and proteases, associated with the degradation of polymers reported in the scientific literature, are present in the evaluated soil samples, potentially acting on plastics biodegradation. Bacteroidetes appears to be an important phylum in natural processes of polymer biodegradation in soils, and to explore the potential of this taxon and of Chitinophagaceae family can shed light on the construction of more efficient biodegradable plastics.

O presente trabalho aborda a biodegradação de sulfametoxazol e ciprofloxacino em 2 reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF). Os reatores foram operados e mantidos em regime permanente com um tempo de detenção hidráulica de 16 a 17 horas com uma água residuária sintética que simula o esgoto sanitário na temperatura de 25°C. Foi avaliado o estado dos reatores como ponto de referência para os próximos passos. A contaminação com sulfametoxazol e ciprofloxacino iniciou-se, então, e o comportamento dos reatores foi avaliado. As concentrações dos antimicrobianos foram analisadas por extração em fase sólida acoplada com espectrometria de massa. Ambos antimicrobianos foram degradados pelos reatores até níveis abaixo do limite de quantificação dos métodos de análise. Utilizando os dados de DQO e as análises dos antimicrobianos, junto com dados cinéticos obtidos, foi determinado que o RAHLF tem resistência a estes compostos e concentrações até uma ordem de magnitude acima das encontradas em condições reais. A degradação do sulfametoxazol foi muito eficiente e é previsto que um RAHLF típico em operação consegue degradar mais que 99% do sulfametoxazol. A degradação do ciprofloxacino foi menos eficiente, com remoção prevista para RAHLF típico de 80% a 90%. / The present project approaches sulfamethoxazole and ciprofloxacin biodegradation in two horizontal anaerobic immobilized sludge (HAIS) reactors. The reactors were operated and maintained at dynamic stability with a hydraulic retention time of 16 to 17 hours using synthetic wastewater, which simulates domestic wastewater, at 25°C. The dynamically stable state was evaluated as a control for the following steps. The reactors were then continuously fed with synthetic wastewater contaminated with sulfamethoxazole and ciprofloxacin, independently, and their behaviors were observed. The antibiotics\' concentrations were analyzed by solid phase extraction couples with mass spectrometry. Both antibiotics were degraded in the bioreactors to below quantification limits. Using COD and antibiotic data and derived kinetic constants, it was shown that a typical operating HAIS reactor with a hydraulic retention time of 6 to 8 hours should be capable of removing over 99% of sulfamethoxazole in its influent. Ciprofloxacin removal was less efficient, but was nevertheless promising, with a removal rate of 80% to 90% in typical conditions.

Orientador: Lucia Regina Durrant / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T13:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_KethlenRoseInacioda_M.pdf: 2432672 bytes, checksum: 826723cb3719c2f7f07b98f8e74df361 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Em 1977, o polietileno tereftalato (PET), produto derivado do petróleo, começou a ser utilizado como material de embalagem e plástico de engenharia. Porém, sob o ponto de vista ambiental, o uso de plástico é considerado problemático pela sua alta durabilidade e grande volume na composição total do lixo. Neste trabalho foi estudada a biodegradabilidade de polímeros sintéticos por ação de fungos basidiomicetos de podridão branca cultivados em resíduos agroindustriais envolvendo fermentações distintas, a fermentação semi-sólida e a fermentação submersa. Duas linhagens fúngicas de Pleurotus sp foram cultivadas em resíduos agroindustriais juntamente com os pellets ou quadrados de garrafa PET transparente sob fermentação semi-sólida e fermentação submersa e incubados, em estufa à 30ºC, durante 30, 60 e 90 dias. Após incubação, o material obtido após a filtragem das amostras e os polímeros em estudo foram analisados, quanto as atividades enzimáticas, a produção de biosurfactantes, a perda de massa, a morfologia do polímero em estudo, viscosidade intrínseca e a taxa de biodegradação do PET. Dentre todos os ensaios realizados o fungo Pleurotus 001 apresentou os melhores resultados após crescimento em pellets, produzindo alterações na estrutura do polímero, perda de massa e redução da viscosidade intrínseca, produção de biosurfactantes, produção de enzimas lignocelulolíticas e uma atividade respiratória baixa quando em comparação com os ensaios realizados. Comprovou-se que os microrganismos lignocelulolíticos podem proporcionar um grande progresso na degradação de materiais sintéticos, sendo de grande importância o estudo das condições ótimas de crescimento destes microrganismos aliado a combinações físico-químicas que podem auxiliar e/ou maximizar o processo de degradação / Abstract: In 1977, polyethylene terephthalate (PET), a plastic derived from petroleum, started to be used as raw material for packaging material and engineering plastics. However, under an environmental point of view, the use of plastics is considered problematic because of their high durability and high volume when present in domestic and industrial solid wastes. This study investigated the biodegradability of synthetic polymers by white-rot basidiomycete fungi cultivated on agro industrial residues under two fermentation conditions, semi-solid state and submerged fermentation. Two Pleurotus strains were grown in agro-industrial residues with either PET pellets or squares of transparent PET¿s bottles under semi-solid and submerged fermentation and incubated at 30 C for 30, 60 and 90 days. After incubation, the material obtained following filtration of samples and polymers were analyzed for determination of enzymatic activities, production of biosurfactants, mass loss, modifications on the morphology of the polymer, intrinsic viscosity and determination of the rate of degradation. Pleurotus 001 showed the best results when incubated with pellets, showing changes in the structure of the polymer, weight loss and reduction of intrinsic viscosity, production of biosurfactants, and of lignocellulolytic enzymes and a low respiratory activity. These results show that ligninolytic fungi can help improve the degradation of synthetic materials. However, further studies to determine the optimum conditions for growth of these fungi associated with combinations of physical and chemical treatment to maximize the degradation process are still necessary / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-20T17:14:11Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoMelissaFINAL.pdf: 2104821 bytes, checksum: 4cf97bb77ff36dfccdfc01f9b4280238 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T17:14:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoMelissaFINAL.pdf: 2104821 bytes, checksum: 4cf97bb77ff36dfccdfc01f9b4280238 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Esse estudo avaliou o potencial de remoção de Zn e Cd pela ação do biofilme bacteriano resistente a esses metais em uma área altamente contaminada, localizada na Baía de Sepetiba/RJ. Esse biofilme resistente foi coletado do manguezal do Saco do Engenho e teve sua biomassa amplificada no Laboratório de Ecologia Bacteriana (UFF), possibilitando estudos físico-químicos para investigar a sua capacidade de sorção de metais para fins de biorremediação. Experimentos em microcosmos foram realizados na água do mar e na interface água-sedimento, utilizando radiotraçadores, buscando identificar processos que interferem nessa remoção. Foram realizados estudos com 65Zn e 109Cd, em testemunhos de sedimento de manguezal, para determinar as cinéticas de sorção de Zn e Cd na interface água–sedimento, em 48 horas de experimento, e calculado o índice de atividade bentônica, que é a percentagem entre a diferença dos testemunhos não tratados e os testemunhos tratados com o formol, em relação aos testemunhos não tratados. Além disso, foram estudadas medidas de distribuição do 65Zn em duas fases, a líquida (ampola padrão de água do mar) e a sólida (biofilme resistente a Zn e Cd) para avaliar a capacidade de sorção do biofilme resistente a estes metais (BR Zn/Cd). Os resultados dessas medidas de distribuição, em um período experimental de 24 horas, sugerem que o BR Zn/Cd possui uma capacidade de sorção média de zinco em 67,60 ± 3,16 % na água do mar. O estudo cinético da sorção de Zn e Cd na interface água-sedimento, nos testemunhos incubados com o BR Zn/Cd, apresentou valores de remoção de 67,04 ± 2,93 % (Zn) e 79,89 ± 2,64 % (Cd) na cinética rápida inicial (3 horas de experimento), já os valores de sorção do sedimento controle, no mesmo período, mostrou valores de remoção 34,32 ± 2,43 % (Zn) e 47,68 ± 2,12 % (Cd). Os resultados de tempo de meia-vida de remoção mostraram também essa diferença. Os sedimentos incubados com o BR Zn/Cd apresentaram valores para Zn de 1,24 ± 0,02 h e para Cd de 0,86± 0,02 h na cinética rápida, enquanto o sedimento controle marcou valores de meia-vida para Zn de 2,74± 0,08 h e para Cd de 2,15 ± 0,05 h. A atividade bentônica foi estimada como responsável por 74,42% (Zn) e 80,03% (Cd) do índice do total do sedimento com o BR Zn/Cd, enquanto no sedimento controle, essa atividade foi calculada como responsável por 49,13% (Zn) e 60,86% (Cd) do mesmo índice, evidenciando o aumento da capacidade de retenção do Zn (aproximadamente 25%) e Cd (aproximadamente 20%), pelo BR Zn/Cd / This study evaluated the efficiency of Zn and Cd removal by using a bacterial biofilm resistant to these metals in a highly contaminated coastal area, Sepetiba Bay/RJ. This resistant biofilm was sampled in a mangrove at Saco do Engenho and had its biomass amplified in the Ecologia Bacteriana Laboratory. Physic-chemical studies enabled the research of metal sorption capacity by resistant biofilm for bioremediation purposes. Microcosm experiments were performed in sea water and sediment-water interface using radiotracers technique. Radiotracer studies, 65Zn and 109Cd, in mangrove sediment columns were performed to determine the removal kinetics of Zn and Cd in sediment-water interface in 48 hours experiments. Benthic activities indices were calculated as the relative percent difference between untreated sediments and formaldehyde-treated sediments data in relation to untreated sediments data. Distribution measurements of 65Zn were also studied in two phases: solid (resistant biofilm) and liquid (standard sea water) to evaluate the sorption capacity of biofilm resistant to these metals (RB Zn/Cd). The distribution results in 24 hours of experiment suggested that resistant biofilm has mean 67,60 ± 3,16 % in zinc sorption capacity on sea water. The faster removal kinetic study (3 hours) in sediment-water interface presented 67,04 ± 2,93 % and 79,89 ± 2,64 % of Zn and Cd removal, respectively, in sediment cores incubated with RB Zn/Cd. The faster removal kinetic in sediment control cores were 34,32 ± 2,43 % (Zn) and 47,68±2,12 % (Cd) on metals sorption in the same period of time. The half-removal times results also showed this difference between cores. Sediment cores incubated with RB Zn/Cd showed 1,24±0,02 h (Zn) and 0,86±0,02 h (Cd) in faster kinetic while sediment control cores scored 2,74±0,08 h (Zn) and 2,15 ±0,05 h (Cd). Benthic activity was estimated as responsible for 49,13% (Zn) and 60,86% (Cd) of total inventories within sediments control cores, while in RB Zn/Cd cores this indices represented 74,42% (Zn) and 80,03% (Cd). These estimates show the increase in metal sorption capacity by RB Zn/Cd for average 25% (Zn) and 20% (Cd) in sediments