Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:30:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 244812.pdf: 10996723 bytes, checksum: 49e006cc8044322494d8fecaa679114f (MD5) / Diversas operações e procedimentos na indústria do petróleo estão relacionados ao deslocamento imiscível de um fluido por outro, podendo-se citar: a elevação natural e artificial do óleo a partir dos poços, o bombeamento através de dutos de óleos de viscosidade elevada mediante a injeção conjunta de água e a recuperação secundária de petróleo. A eficiência deste último tipo de processo é uma conseqüência direta dos fenômenos interfaciais característicos de sistemas água-óleo. Também o fenômeno de inversão de fases, como acontece no caso de vazamento de óleo a partir de dutos submersos, pode ser considerado dentro desta temática. Neste contexto, é importante uma análise experimental de estabilidade da interface água-óleo bem como dos fatores que levam ao aparecimento do fenômeno de digitação, representado pelo escoamento viscoso de uma das fases que avança para o interior da outra na forma de um ou mais fingers. O modelo matemático utilizado para descrever o deslocamento imiscível de um fluido por outro é desenvolvido inicialmente para células de Hele-Shaw. Observações experimentais com uma célula de Hele-Shaw possibilitam avaliar o modelo proposto e sua aptidão para descrever adequadamente o fenômeno da digitação viscosa devidamente relacionado às propriedades físicas (densidade, viscosidade e tensão interfacial) e geométricas do sistema. Several operations and procedures in the oil industry are related to immiscible displacement of two fluids. Some examples can be listed: the natural and artificial oil elevation from wells, the pumping of high viscosity oils through pipelines using water injection and secondary oil recovery. The performance of the last one is a direct consequence of the interfacial phenomena inherent to oil/water systems. As occur in oil leakages from submarine pipelines, the inversion phase phenomenon can also be considered in this context. Therefore, it is of major importance to make studies about oil/water interface stability and what leads to the fingering phenomenon appearance. This phenomenon is represented into the other one like one or more fingers. The mathematical model used to describe the immiscible displacement was initially developed to Hele-Shaw cells. Experimental observations with a Hele-Shaw cell enable to evaluate the used model and if it is capable to describe the viscous fingering phenomenon related to physical (density, viscosity and interfacial tension) and geometric properties of the system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-23T07:06:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 243582.pdf: 2600153 bytes, checksum: ffc463fec8f5232e42091461282bd3b1 (MD5) / As lagoas de maturação são empregadas no tratamento terciário dos esgotos possibilitando o polimento do efluente tratado, sendo sua função principal a remoção de patogênicos. Porém, a remoção dos nutrientes contidos nos esgotos afluentes não é muito efetiva, razão pela qual o presente estudo objetiva obter a melhoria da remoção de amônia e fosfato via modificação da lagoa de maturação por meio de placas de PVC. As placas possibilitam o desenvolvimento de um biofilme, e este incorpora N e P em sua biomassa e/ou favorecem processos de nitrificação. Foram estudadas uma lagoa de maturação com placas de PVC (LMB), e uma lagoa convencional como controle (LM), ambas com volume útil de 7,60m3 e área superficial de 15,2m2 (profundidade de 0,5m, comprimento de 9,5m e 1,60m de largura). Os suportes na LMB foram colocados verticalmente e abaixo da superfície da água no sentido longitudinal da lagoa, totalizando 30m2 de área de suporte para aderência de biofilme, correspondente a duas vezes a área superficial da lagoa. Tanto LM quanto LMB foram operadas em paralelo, com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 10 dias e uma vazão de 31,7 L/h. Como afluente destas lagoas utilizou-se o efluente de uma lagoa facultativa piloto provida de chicanas (LF) com volume útil de 10,99m3, área superficial de 10,5m2 e profundidade de 1,05m., que operou sob um TDH de 5 dias e com uma vazão de 91,6 L/h. A LF foi alimentada com efluente proveniente da lagoa anaeróbia (LA) da ETE Continental de Florianópolis. Semanalmente "in situ", foram medidos oxigênio dissolvido, transparência por disco de Secchi e temperatura das lagoas (LF, LMB e LM). Em laboratório foram analisados os seguintes parâmetros: DBOt, DBOs, DQOt, DQOs, ST, STV, STF, SS, N-NH4+, N-NO2-, N-NO3-, P-PO43- Clorofila a, pH, alcalinidade total, coliformes totais e fecais, condutividade e turbidez. Foi efetuado estudo por microscopia ótica qualitativa para identificação de organismos em LF, LMB e LM. Realizou-se também um estudo de Fish, para a identificação de microrganismos do biofilme, bem como, perfis longitudinal/ horário e de estratificação térmica (variação nictemeral) em pontos determinados na LMB e LM. Ao logo do estudo a qualidade sanitária do efluente, medida por meio de indicadores de Coliformes fecais foi satisfatória. O sistema apresentou eficiência de 92,5% e 91,1% para LMB e LM, respectivamente. A eficiência na transformação de nitrogênio amoniacal foi de 53,5% (LMB) e 47,2% (LM). Como resultado do Fish foram encontradas raras células hibridizadas de Nitrospina sp. De um modo geral, a LMB apresentou resultados mais eficazes na remoção de patogênicos e na transformação de nitrogênio amoniacal. Os resultados indicam que, além de processos de evaporação e fixação de amônia, possivelmente houve também processo de nitrificação em LMB, fato que pode ser confirmado pela existência de Nitrospina sp. responsável pela nitrificação no biofilme. Os resultados obtidos na avaliação do perfil longitudinal e horário demonstraram que seria conveniente a realização de mais um perfil para uma avaliação pela ANOVA (análise de variância) com o intuito de determinar a hidrodinâmica das lagoas. No perfil nictemeral, para as diferentes profundidades, pode-se verificar que os fatores que influenciaram fortemente as condições de funcionamento das lagoas foram à temperatura e a intensidade solar. O desenvolvimento deste estudo permitiu um melhor entendimento dos fatores que interferem no processo de tratamento de esgoto sanitário através de lagoas de maturação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:18:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 252707.pdf: 1073581 bytes, checksum: e1508c3cf6bd5a73d71d34e9d6ce4bdb (MD5) / A produção de álcool combustível no Brasil é realizada, na maioria das usinas, através do sistema de batelada alimentada onde, as células de levedura, principalmente Saccharomyces cerevisiae, são constantemente centrifugadas e reutilizadas nos vários ciclos fermentativos ao longo da safra. Por ser um ambiente com altas concentrações de açúcares, baixo pH, altas pressões osmóticas e temperaturas elevadas, linhagens de S. cerevisiae que atuam no processo de fermentação devem estar adaptadas ao estresse encontrado e apresentar características ideais para o processo industrial. Entretanto, por se tratar de um processo fermentativo não-estéril, o mesmo está sujeito a constantes contaminações por bactérias e leveduras selvagens que trazem enormes prejuízos à industria. Muitas vezes estas leveduras selvagens apresentam fenótipos como floculação, formação de espuma, pseudohifas, biofilme, e crescimento invasivo, características indesejáveis para a indústria de produção de álcool combustível. Estas propriedades apresentadas por algumas linhagens dificultam a centrifugação e reciclo das células, diminuem o volume útil das dornas, determinam menor contato entre as leveduras e mosto a ser fermentado, afetando portanto a produtividade alem de aumentarem os custos de produção. Desta forma, a pronta identificação destas características nas linhagens de leveduras utilizadas nos processos industriais faz-se necessária para minimizar as perdas de rendimento. O presente trabalho tem como objetivo analisar fenotipicamente 17 linhagens isoladas diretamente das dornas de fermentação industrial quanto às várias propriedades descritas acima, e verificar a possível correlação entre as mesmas com a hidrofobicidade celular e polimorfismos em genes possivelmente envolvidos com estes fenômenos de superfície (genes de adesinas). Os resultados obtidos no presente trabalho revelaram significativa variabilidade entre as linhagens quanto às características fenotípicas analisadas. As melhores correlações observadas foram entre a hidrofobicidade celular, floculação (com e sem Ca2+) e formação de biofilme, sendo que este último parâmetro foi inversamente correlacionado com o crescimento invasivo no agar em 70% das linhagens analisadas. A análise por PCR das regiões variáveis das adesinas AWA1, DAN4, FLO1 e FLO11 revelou que provavelmente nenhuma das linhagens possui o gene AWA1, enquanto que o gene DAN4, presente em mais de dois terços das cepas, não apresentou grandes polimorfismos. O gene FLO1 foi detectado em um terço das linhagens analisadas, apresentando polimorfismos que foram correlacionados com a hidrofobicidade celular e floculação destas linhagens. Já no caso do gene FLO11, o polimorfismo em tamanho da região variável rica em serina e treonina desta adesina foi correlacionado com a floculação, formação de biofilme e produção de espuma de mais da metade das leveduras industriais analisadas. Os resultados obtidos sugerem que a hidrofibicidade celular, que utiliza metodologia simples e rápida na sua determinação, pode ser um parâmetro interessante a ser implementado nas usinas para avaliar o potencial floculante e de produção de biofilme das linhagens presentes no processo industrial, enquanto que o polimorfismo da adesina FLO11, determinado através de PCR, pode revelar importante informação sobre o seu potencial floculante e de produção de biofilme e espuma.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257316.pdf: 27307917 bytes, checksum: 9d536f235d4ceaee8886d35691426818 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:53:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 222155.pdf: 1634099 bytes, checksum: c9e044c0674b9f6e44b0b3018ee8f038 (MD5) / As lagoas de estabilização são sistemas naturais de tratamento de esgotos domésticos que vêm sendo empregadas em todas as regiões do país. Nesses sistemas, o tratamento ocorre mediante fenômenos bioquímicos, biológicos e físico-químicos regulados por uma ampla diversidade de organismos, os quais são responsáveis pela reciclagem da matéria orgânica e dos nutrientes. São sistemas sensíveis às condições climáticas, as quais regulam a atividade das algas e das bactérias envolvidas no processo de tratamento de esgotos. Comumente, os efluentes produzidos em sistemas de lagoas de estabilização apresentam boas condições sanitárias, satisfatória redução do material orgânico carbonáceo afluente, porém, reduzida eficiência de remoção de nutrientes e sólidos em suspensão. Comparativamente aos sistemas lodos ativados que possuem alta concentração de biomassa por unidade de volume, as conversões bioquímicas em lagoas de estabilização ocorrem mais lentamente, necessitando assim maiores tempos de retenção hidráulicos e, conseqüentemente, maiores áreas. A introdução de suportes nas lagoas de estabilização induz a um aumento no contato entre os microrganismos e o efluente, conduzindo a um incremento da atividade da biomassa na lagoa e, conseqüentemente, uma melhora da qualidade do efluente final, inclusive com possibilidade de nitrificação. O objetivo geral desse estudo é avaliar o potencial de utilização de suportes para biofilmes em lagoas de estabilização aplicadas ao tratamento de esgoto doméstico. A base metodológica empregada conduziu a ações diferenciadas em quatro etapas, sendo três destas em escala de laboratório e uma em escala de campo - módulos piloto. Em laboratório buscou-se a identificação do potencial do biofilme/perifiton sob condições ambientais parcialmente controladas, a escolha do material suporte, a relação área suporte/volume do reator, a identificação do incremento de biomassa promovido pelo biofilme e a identificação dos microrganismos via microscopia óptica e análises de biologia molecular. Com as relações obtidas nas diferentes fases de laboratório, partiu-se para o estudo em escala de campo utilizando duas lagoas (área de 15m2, cada), sendo uma com suporte para biofilme (30m2 de suporte), denominada de LB e a outra sem suporte, denominada de lagoa facultativa - LF. Durante os 17 meses de estudo em campo, aplicou-se dois tempos de retenção hidráulico distintos (10 e 20 dias). Os resultados mostraram que o biofilme aderido a suportes de PVC, material selecionado em etapa de laboratório, proporcionou um aumento da biomassa na lagoa correspondente a faixa entre 25% a 57% da biomassa presente nas lagoas sem biofilme. A introdução de suportes de PVC para a adesão de biofilme, numa relação de duas vezes a área superficial da lagoa, contribuiu para uma melhora significativa na qualidade do efluente tratado em termos de DBO5 solúvel quando as lagoas operaram em TRH de 10 dias. A nitrificação não foi detectada em campo. Este processo foi significativo apenas quando as lagoas de laboratório operaram como lagoas terciárias. Na lagoa com biofilme ocorreram menores variações na qualidade do efluente quando maiores cargas foram aplicadas (TRH de 10 dias), sugerindo que uma maior densidade de microrganismos ativos na lagoa (biofilme + plâncton) foi obtida, acelerando o processo de biodegradação dos compostos orgânicos afluentes e tornando o sistema mais estável em caso de variações nas cargas aplicadas. A principal vantagem verificada nas lagoas com biofilmes no tratamento de esgotos foi a expressiva redução na concentração de SS no efluente produzido. Em 50% das etapas experimentais, o efluente da LB apresentou concentrações de SS significativamente inferiores às observadas no efluente da LF. Com maiores áreas de suporte introduzidas nas lagoas (7,5m2/m3 e 5,2m2/m3), menores foram às concentrações de SS no efluente produzido. A introdução de suportes artificiais para adesão de microrganismos constitui uma interessante alternativa aplicada à melhoria do tratamento em sistemas de lagoas de estabilização que se encontram sobrecarregados - sistemas subdimensionados, pois permitem uma manutenção de uma fração maior de microrganismos no sistema. Stabilization ponds are natural systems of domestic wastewater treatment which are being used in all regions of Brazil. In these systems the treatment occurs by biochemical, biological and physico-chemical processes that are regulated by a diversity of organisms which are responsible for the natural organic matter and nutrient recycling. This kind of system is sensitive to climatic conditions that regulate the activity of bacteria and algae involved in the treatment process. Often, the effluents produced in the stabilization pond systems present good sanitary conditions, and a satisfactory reduction in the organic matter content, however, they have limited efficiency regarding the removal of nutrients and suspend solids. In comparison to activated sludge systems that have high biomass concentrations per unit of volume, the biochemical conversions occur more slowly in the ponds, which need longer hydraulic retention times and, consequently, bigger areas. The introduction of supports into the stabilization ponds induces an increase in the contact between the microorganisms and the effluent, leading to an increase in the biomass activity in the pond and the possibility for nitrification and, consequently, a better effluent quality is obtained. The overall aim of this study is to evaluate the potential for the utilization of biofilm supports in stabilization ponds applied to domestic wastewater treatment. The methodology was carried out in four steps, three of them being in laboratory scale and one in field scale - pilot module. In the laboratory we investigated the potential of the biofilm/periphyton under partially controlled environmental conditions, the choice of the support material, the support area/pond volume ratio, the identification of the development of biomass promoted by the biofilm and the identification of the microorganisms by optical microscopy and molecular biology analyses. The ratios obtained in the different phases of laboratory experiments, allowed the study to be carried out in field scale using two ponds (area of 15m2, each). In one of them we placed 30m2 of support and this was called the biofilm pond (LB) and in the other one we did not place anything and this was called the facultative pond (LF). For 17 months of field study, we applied two distinct hydraulic retention times (10 and 20 days). The results showed that the biofilm attached to the PVC plates, the material selected in the laboratory phase, provided an increase in the pond biomass, corresponding to 25% - 57% of the biomass present in the ponds without biofilm. The area of PVC support introduced for the attachment of biofilm, twice the superficial area of the pond, contributed to a significant improvement in the treated effluent quality in terms of soluble BOD5 when the ponds operated with a 10-day HRT. Nitrification was not detected in field scale. This process was significant only when the laboratory ponds operated as tertiary ponds. In the pond with biofilm less variations occurred in the quality of the effluent when higher organic loads were applied (10-day HRT), suggesting that a higher density of active microorganisms in the pond (biofilm + plankton) was obtained, which accelerated the biodegradation process of affluent organic matter and it made the system more stable in the cases where organic loading variations were applied. The main advantage of using the biofilm ponds for wastewater treatment was found to be the significant reduction in SS concentration in the effluent produced. In 50% of the experimental steps, the LB effluent presented SS concentrations significantly lower than those observed in the LF effluent. When larger support areas were introduced in the ponds (7.5m2/m3 and 5.2m2/m3), lower SS concentrations in the final effluent were found. The introduction of supports for the microorganism attachment presented an interesting alternative for the improvement of wastewater stabilization pond treatments when they are overloaded or undersized. The supports permit the maintenance of a greater proportion of microorganisms in the system.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 235607.pdf: 4212316 bytes, checksum: ab438f85cc5ab6470798b853ec46248a (MD5) / No presente trabalho foi utilizado um reator de leito fluidizado por bateladas seqüenciais (RLFBS), com o objetivo de estudar o tratamento biológico de efluentes urbanos, na remoção de carbono e nitrogênio. O reator piloto foi construído em coluna de acrílico com volume total de 132,8 L. O material suporte utilizado foi o PVC reciclado, com densidade de 1329 kg/m3 e diâmetro médio de 4,02mm. Foram realizadas estratégias operacionais, desenvolvidas de outubro de 2004 a junho de 2006, com a finalidade conhecer o processo e verificar o desempenho do reator piloto frente à diferentes situações. As estratégias operacionais diferenciaram-se entre si por apresentarem: tempos total de ciclo de 24h e 12h, períodos com e sem decantação e ainda, estratégias com aumento gradativo da carga orgânica (DQO) e amônio. As cargas orgânicas variaram de 0,11 a 0,37 gDQO/m3.d e a de amônio de 0,011 a 0,033 kgNH4-N/m3.d. O tempo de retenção hidráulica foi de 2,89 d e 1,44 d. O monitoramento do reator foi realizado através de análises físico-químicas, observações da diversidade biológica pela microscopia ótica, identificação das espécies de bactérias nitrificantes através de análise FISH, testes respirométricos para determinação da velocidade específica de respiração celular e o monitoramento do biofilme pela microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que durante os ciclos de 24h, incluindo aqueles com aumento de carga e períodos com ou sem decantação, o RLFBS foi capaz de promover com eficiência a remoção da matéria orgânica e nitrogenada. Manteve um biofilme estável com formação de uma população heterogênea, composta por bactérias autótrofas e heterótrofas. O amônio foi totalmente oxidado, com completa nitrificação até os 720min. As eficiências médias de nitrificação variaram de 93% a 96%, a desnitrificação de 67% a 100% e a remoção da DQO de 84% a 93%. Por outro lado, os ciclos de 12 h apresentaram uma certa instabilidade, desfavorecendo o processo de nitrificação. A biomassa autotrófica não se manteve aderida à superfície do biofilme, ocorrendo à lavagem de células, que foi minimizada com a etapa de decantação. As eficiências médias de remoção de DQO variaram entre 81% e 91% e a desnitrificação entre 92,4% e 100%. A maior eficiência

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-01T09:55:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2335941 bytes, checksum: 0811eebbff5e620a96857ef57f050c79 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T09:55:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2335941 bytes, checksum: 0811eebbff5e620a96857ef57f050c79 (MD5) Previous issue date: 2016-02-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente estudo teve como objetivo a avaliação do desempenho de sistemas híbridos na otimização do cultivo de biomassa e do tratamento de esgoto doméstico. Os sistemas híbridos se constituíram em lagoas de alta taxa (LATs) e reatores de crescimento de biofilme. Dois sistemas híbridos foram utilizados, sendo somente um com suplementação de COz no meio de cultivo da LAT. Um terceiro sistema composto por uma LAT convencional com adição de COz foi avaliado. No primeiro período de monitoramento foi realizada a suplementação de COz sintético em cilindro de gás com 99% de pureza, enquanto no segundo período, emissões atmosféricas provenientes da combustão da gasolina comum foram utilizadas, em substituição ao 002 sintético. Os resultados mostraram que as espécies Chlore/Ia vulgaris e Scenedesmus acutus foram predominantes em todos os sistemas de cultivos. O ambiente dos biofilmes favoreceu o desenvolvimento de diferentes microrganismos fitoplanctônicos daqueles observados nas LATs. As produtividades de clorofila a, nos dois períodos de monitoramento, foram entre 0,120 - 0,207; 0,106 - 0,132; 0,128 0,251 g.m'2.dia'1, respectivamente, para os sistemas híbridos com e sem adição de CO2 e para a LAT convencional com adição de 002. As eficiências de remoções médias de demanda química de oxigênio solúvel, carbono orgânico solúvel, nitrogênio amoniacal e fósforo solúvel em todas as LATs foram, respectivamente, na faixa de 9 - 46%; 21 - 58%, 67 - 84% e 20 - 30%. A concentração média da biomassa nos biofilmes foi entre 82 a 182 Kg.m'3, em base seca. A pesquisa mostrou que o sistema híbrido foi um eficiente sistema de cultivo algal, tratamento de esgoto doméstico, e colheita de biomassa de forma fácil e simples. / The present study aimed to evaluate the performance of hybrid systems in the optimization of cultivation of biomass and the treatment of domestic sewage. The hybrid systems constituted in high rate ponds (HRP) and biofilm growth reactors. Two hybrid systems were evaluated, with only one With COz supplementation. The third system was a HRP conventional with 002 addition. In the first monitoring period a synthetic COz supplementation was made in gas cylinder with 99% purity, while in the second period, atmospheric emissions from the combustion of gasoline were used, replacing the synthetic COz. The results showed that the species Ch/ore/Ia vulgaris and Scenedesmus acutus were predominant in all cultivation systems. The biofilm environment favored the development of different phytoplankton microorganisms those observed in HRP. The chlorophle-a productivity in the two monitoring periods were between 0,120 to 0,207; 0,106 to 0,132; 0,128 to 0,251 g.m'2.day'1, respectively, to hybrid systems with and without COz addition and conventional LAT with COz addition. Average soluble chemical oxygen demand, soluble organic carbon, ammonium nitrogen and soluble phosphorus in all systems were, respectively, 9 46%; 21 - 58%, 67 - 84% and 20 - 30%. Average concentration of biomass in biofilms was between 82-182 kg.m'3, dry weight. The research showed that the hybrid system was an efficient algal culture system, treatment of domestic sewage and easy and simple biomass harvest.

Dentre as oito espécies do gênero Listeria, a única transmitida por alimentos, patogênica para humanos, é a Listeria monocytogenes. De grande preocupação para a indústria alimentícia, este microrganismo pode ser encontrado em diversas superfícies de plantas processadoras de alimentos, sendo capaz de se aderir e formar persistentes biofilmes. No presente trabalho, foi estudada a influência da concentração de glicose e do tempo de incubação na formação de biofilme por uma cepa de L. monocytogenes, sorotipo 1/2a, cultivada em três diferentes temperaturas, 7°C, 25°C e 37°C, através de planejamento experimental utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta. As duas variáveis testadas, para os intervalos estudados, foram significativas (p<0,05) na formação de biofilme somente na temperatura de 37°C e, tanto concentrações de glicose tendendo a zero combinadas com tempos de incubação próximos a 26 h, como maiores concentrações de glicose combinadas com menores tempos de incubação, dentro da faixa de estudo aplicada, representaram boas condições para a formação de biofilme. Foi também realizada a análise transcricional de genes relacionados à formação de biofilme e virulência em duas cepas de L. monocytogenes, sorotipos 1/2a e 4b, cultivadas a 7°C e 37°C (condição controle), pela técnica de PCR quantitativo em tempo real (RT-qPCR). Para ambas as cepas, os genes sigB, prfA, luxS, sufS, sufU, ltrC e flaA apresentaram transcrição significativamente aumentada (p<0,05) a 7°C, em comparação aos resultados para a condição de cultivo a 37°C, enquanto que o gene hly não variou significativamente a sua transcrição entre as duas temperaturas. O gene actA foi mais transcrito a 7°C para a cepa denominada 55, do sorotipo 1/2a, enquanto que não variou significativamente a sua transcrição entre as duas condições de crescimento para a cepa denominada 47, do sorotipo 4b. No entanto, para a cepa 55, o gene degU não demonstrou diferença estatisticamente significativa entre seus níveis de transcrição nas duas temperaturas estudadas, mas para a cepa 47, apresentou transcrição significativamente aumentada a 7°C. Interessantemente, a presença do gene agrA não foi detectada na cepa 47, e os seus níveis de transcrição foram menores a 7°C para a cepa 55. Estes resultados demonstram que os dois sorotipos estudados, responsáveis por muitos dos casos humanos de listeriose, apresentam mecanismos moleculares diferentes, nas temperaturas de 7°C e 37°C. / Among the eight species of genus Listeria, the only transmitted by food, pathogenic for humans, is Listeria monocytogenes. Of great concern to the food industry, this microorganism can be found in various areas of food processing plants, being able to adhere and form persistent biofilms. In the present work, the influence of glucose concentration and incubation time on biofilm formation by a strain of L. monocytogenes, serotype 1/2a, grown in three different temperatures, 7°C, 25°C and 37°C, have been studied, through an experimental design using the Response Surface Methodology. The two variables tested, for the studied intervals, were significant (p<0,05) in the biofilm formation only at a temperature of 37°C and, both glucose concentrations tending to zero combined with incubation times near to 26 h, and higher glucose concentrations combined with lower incubation times, within the applied range study, represented good conditions for biofilm formation. Transcriptional analysis of genes related to biofilm formation and virulence in two strains of L. monocytogenes, serotypes 1/2a and 4b, grown at 7°C and 37°C (control condition), was also performed, by real-time quantitative PCR (RT-qPCR). For both strains, sigB, prfA, luxS, sufS, sufU, ltrC and flaA genes showed significantly increased transcription (p<0,05) at 7°C, in comparison with results for the growth condition at 37°C, whereas hly gene did not varied significantly its transcription between the two temperatures. The actA gene was more transcribed at 7°C for the 55 strain, serotype 1/2a, while did not varied significantly its transcription between the two growth conditions for the 47 strain, serotype 4b. However, for 55 strain, the degU gene did not showed statistically significant difference for its transcription levels between the two studied temperatures, but for 47 strain, presented significantly increased transcription at 7°C. Interestingly, the presence of agrA gene was not detected in 47 strain, and its transcription levels were lower at 7°C for 55 strain. These results demonstrate that the two studied serotypes, responsible for many of the human listeriosis cases, have different molecular mechanisms, at temperatures of 7 and 37°C.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314774.pdf: 6374323 bytes, checksum: 9a7fb1926def92730b3a0dac69d84c8e (MD5) / As indústrias petroquímicas são responsáveis pela geração de grandes quantidades de efluentes líquidos com um elevado potencial de poluição, pois apresentam compostos tóxicos como o benzeno, tolueno e xilenos, conhecidos por BTX. Estes contaminantes, mesmo em baixas concentrações, representam um sério risco ao meio ambiente e ao ser humano, devido às suas propriedades neurotóxicas, carcinogênicas e teratogênicas, sendo de extrema necessidade sua remoção dos efluentes. Com a atual preocupação com a economia de água e as leis para descarte de efluentes industriais cada vez mais rigorosas, tem-se a necessidade de melhorias nos sistemas de tratamento destes efluentes. Considerando estes aspectos, estudos estão sendo realizados para desenvolver unidades de tratamentos de efluentes que apresentam um bom desempenho na remoção de compostos tóxicos. Inúmeras pesquisas indicam a degradação biológica como sendo o principal mecanismo para a minimização das características tóxicas dos poluentes. Neste trabalho estudou-se o processo de biodegradação dos compostos BTX individuais e em mistura, para o processo batelada e contínuo, utilizando-se biofilmes suportados em partículas de carvão ativado. Os resultados obtidos demonstram que o biofilme é capaz de biodegradar completamente os compostos BTX individualmente e em misturas binárias e ternárias, no processo em batelada e em contínuo. Através de procedimentos experimentais, em batelada, determinou-se os parâmetros cinéticos e estequiométricos do modelo de Andrews e Monod para a biodegradação individual dos compostos BTX, e para a biodegradação da mistura BTX, utilizou-se os modelos de inibição competitiva, acompetitiva e não competitiva, bem como o modelo soma cinética dos parâmetros de interação (sun kinetic interactions parameters - SKIP). A biodegradação individual dos compostos BTX foi adequadamente representada pelos modelos de Andrews e Monod. O modelo SKIP proporcionou a melhor representação da cinética de biodegradação da mistura BTX e em alguns casos para a mistura binária, possibilitando mostrar a existência de interações não específicas entre estes substratos. Durante a biodegradação sugere-se, em alguns casos, a presença do fenômeno de cometabolismo e para algumas situações o fenômeno inibição competitiva. Para o processo contínuo avaliou-se a eficiência na remoção dos compostos BTX para diferentes concentrações e vazões de entrada, e verificou-se que o biofilme está apto a biodegradar estes compostos, eliminando sua toxicidade. Os resultados obtidos através da análise de sequenciamento de DNA, mostraram que as bactérias predominantes no biofilme são do gênero Pseudomonas sp., o que é coerente para esses sistemas. Neste trabalho é desenvolvido um modelo matemática completo capaz de descrever o processo de biodegradação de compostos tóxicos, em um biorreator com biofilmes em leito fixo. Este modelo é baseado nas leis de conservação da massa e da espécie química, onde se utiliza o Método da Média no Volume. O modelo é desenvolvido para a microescala, que é formada pelo biofilme; e para a macroescala, que é formada pelas biopartículas (que traz informações da microescala) e para o efluente. O Modelo matemático final é constituído por duas equações, uma para a fase sólida (biopartículas = biofilme + suporte) e outra para a fase líquida (efluente). Estas duas equações são resolvidas simultaneamente pelo Método de Volumes Finitos, possibilitando a predição da biodegradação de compostos indesejáveis. Os resultados numéricos da biodegradação são comparados com resultados experimentais para três casos distintos, sendo obtida uma excelente concordância em todos os problemas estudados, possibilitando desta forma corroborar o modelo matemático e o algoritmo numérico desenvolvido.<br> / Abstract : The petrochemical industries are responsible for the generation of a large quantity of liquids that have a high potential of pollution, since they have toxic compounds such as benzene, toluene and xylenes, known by BTX. These contaminants, even at low concentrations, are extremely dangerous to the environment as well as to humans due to their neurotoxic, carcinogenic and teratogenic properties, and need to be removed from the effluents. Due to the current concern about water conservation and the increasing strict laws for disposal of industrial effluents, there is an urgent need for improvements in the wastewater treatment systems. Considering these aspects, studies are being conducted to develop wastewater treatment units that have a good performance in the removal of toxic compounds. Several studies show the biological degradation as the main mechanism for minimizing the toxic characteristics of the pollutants. The biodegradation process of the BTX as individual compounds and mixture was studied to the batch and continuous process, using biofilms supported on activated carbon particles. The results showed that the biofilm is able to completely biodegrade BTX individually as well as in binary and ternary mixtures, in the batch and continuous processes. Through batch experimental procedures, it was determined the kinetic and the stoichiometric parameters of Andrews and Monod models for biodegradation of BTX individual compounds, and the BTX biodegradation mixture was used for the competitive, acompetitive and non-competitive inhibition models, as well as the sum of kinetic model of interaction parameters (sun kinetic parameters interactions - SKIP).. The biodegradation of individual BTX compounds was adequately represented by Monod and Andrews models. The SKIP model provided the best representation of biodegradation kinetics of BTX mixture and in some cases also to the binary mixture, allowing showing the existence of non-specific interactions between these substrates. During the biodegradation process, it was suggested in some cases, the presence of cometabolism phenomenon and in some situations, the competitive inhibition. It was evaluated to the continuous process the removal efficiency of BTX compounds at different concentrations and flowrates, and it was found that the biofilm is capable of biodegrading these compounds and eliminating its toxicity. The results obtained by the analysis of DNA sequencing showed that the predominant bacteria in biofilms is of the genus Pseudomonas sp., which is consistent for these systems. In this work it was developed a complete mathematical model able to describe the biodegradation process of toxic compounds in a bioreactor with fixed bed biofilms. This model was based on the laws of conservation of mass and chemical species, which uses the average method in volume. The model was developed for the micro, that is formed by the biofilm; and for the macroscale that is formed by bioparticles (which provides information of microscale) and to the effluent. The final mathematical model consisted of two equations, one for the solid phase (bioparticles = biofilm + support) and one for the liquid phase (effluent). These two equations were solved simultaneously by finite volume method, enabling the prediction of biodegradation of undesirable compounds. The numerical results of biodegradation were compared to experimental results for three different cases. An excellent agreement was obtained in all studied problems, allowing corroborate the mathematical model and numerical algorithm developed.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-07-15T22:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210962.pdf: 10777644 bytes, checksum: 6ffc6e96c15f8ec0fa809ca184e60ba7 (MD5) / Neste trabalho foi investigado o desempenho de reatores híbridos de leito móvel agitado na remoção de nitrogênio e carbono de esgoto urbano, utilizando-se dois materiais suporte poliméricos com características diferentes: suporte P4 (plástico reciclado, muito rugoso, diâmetro médio de 2,31 mm densidade de 900 kg/m3, superfície específica potencial de 2596 m2/m3sup) e suporte P5 (polietileno, forma cilíndrica, profundidade de 6,2 mm, densidade 880 kg/m3, superfície específica potencial de 3075 m2/m3sup). A instalação piloto era formada por duas linhas de tratamento, com as mesmas condições operacionais, mas com diferentes porcentagens de preenchimento dos materiais suporte flotantes. Cada linha era constituída por uma coluna em PVC transparente, decantador, 3 bombas peristálticas (alimentação do sistema, recirculação de lodo e adição de fonte de carbono). A aeração (ar comprimido ascendente) era seqüencial, com corte do ar a cada 45 minutos, a fim de obter a alternância de fases aeróbias e anaeróbias. A temperatura foi mantida a 16°C. Os reatores piloto foram operados em duas fases (A e B), definidas em função da idade do lodo: fase A, com idade do lodo média de 10 dias e fase B, em média de 3 dias. As cargas volumétricas médias aplicadas, em termos de nitrogênio e de DQO foram de 0,16 kgNTK/m3 dia e 1,0 kgDQO/m3 dia (suporte P4); e 0,15 kgNTK/m3 e 0,9 kgDQO/m3 dia (suporte P5). Os resultados obtidos mostraram uma remoção média de nitrogênio de 95% para o suporte P4 e 73% para o suporte P5, e de 89% em relação à DQO solúvel e 73% para a DQO total (suporte P4) e 91% em termos de DQO solúvel e 79% para a DQO total (suporte P5). Estes resultados mostraram a influência do material suporte na eficiência de remoção de nitrogênio, enquanto a idade do lodo não causou influência na eficiência, pois a atividade autotrófica foi principalmente ligada à biomassa fixa.