Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente (Ramo de Gestão e Tratamento de Resíduos Industriais), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação da Professora Maria da Conceição Alvim Ferraz

Banca: João Andrade de Carvalho Júnior / Banca: José Antonio Perrella Balestieri / Banca: Marco Antonio Rosa do Nascimento / Banca: Valnei Tito / Bancs: Daneila Helena Pelegrine Guimarães / Resumo: Nesta tese relata-se as linhas de pesquisa em que a docente atuou após o seu doutorado, relacionadas à geração de energia, abordando os seguintes tópicos: características físico-química das matérias primas; processos termoquímicos de conversão e processos de captura de carbono. As produções científicas aqui descritas foram resultados das pesquisas de pós-doutorado da docente e de seus orientados de graduação e pós-graduação, além de supervisões de pós-doutorado e colaborações. Dentre as principais contribuições dos artigos publicados, cita-se o estabelecimento de uma relação direta entre a energia de ativação e o atraso de ignição. A combinação entre os resultados obtidos nas análises físico-químicas e do comportamento da fluidinâmica de combustíveis alternativos renováveis também foi investigada a fim de prever os parâmetros de combustão para os materiais estudados sob condições de combustão em sistema fluidizado. Nas investigações sobre tecnologia de captura e sequestro de carbono, o potencial na aplicação de matérias-primas foi avaliado para minimizar o tempo de testes, uso de recursos e impacto ambiental. Também foi possível obter uma correlação entre a eficiência da dessulfurização com as mudanças nas características físicas da matéria-prima, considerando o desenvolvimento do bloqueio de poros durante a reação gás-sólido entre o dióxido de enxofre e a dolomita. A partir das pesquisas desenvolvidas pela docente foi também possível construir uma infraestrutura adequada no Laboratório de Combustão e Captura de Carbono (LC3) para formar um grupo de pesquisa, visando a área de combustão e mitigação de emissões provenientes da geração de energia / Abstract: This thesis reports the research lines in which the author developed after her doctorate, related to the energy generation, addressing the following topics: physical-chemical characteristics of raw materials; thermochemical conversion processes and evaluation and carbon capture processes. The scientific output described in this thesis have resulted from postdoctoral researches of the author and data obtained by undergraduate, graduate, and postgraduate students advised by the author, as well as results of collaborations. Among the leading contributions of the author's papers, it is mentioned the establishment of a direct relation between the activation energy and the ignition delay. The combination of the results of the physicochemical properties and the hydrodynamic behaviour of alternative renewable fuels were also investigated to predict the combustion parameters for the studied materials under fluidised bed combustion conditions. In the investigations on carbon capture and sequestration technology, the potential in the application of raw materials was evaluated to minimise the time of tests, resource use, and environmental impact. From the researches developed by the author, it was also possible to construct an adequate infrastructure in the Laboratory of Combustion and Carbon Capture (LC3) to form a research group, aiming the area of combustion and mitigation of emissions from the generation of energy

Elevada incidência de contaminação de micotoxinas em grãos de cereais e alimentos processados tem sido relatada em todo o mundo, principalmente em produtos destinados à alimentação animal. O objetivo desse trabalho foi explorar as tecnologias para redução das concentrações de micotoxinas, que estão disponíveis ou em desenvolvimento. A tecnologia de adsorção, assim como das metodologias disponíveis para avaliação in vitro da capacidade de adsorção foram abordadas com mais ênfase. Na etapa experimental deste projeto, avaliaram-se cinco carvões ativados quanto a suas propriedades e capacidade de adsorção de micotoxinas presentes individualmente e combinadas (multi-micotoxinas) (Aflatoxina B1, Desoxinivalenol, Fumonisina B1 e Zearalenona). O carvão que apresentou maior capacidade de adsorção multi-micotoxinas foi selecionado para um estudo das interações entre adsorvente/adsorvato e possíveis fatores interferentes. Foram avaliados parâmetros físico-químicos do carvão, o efeito do tempo de contato, efeito dose, isotermas e efeito da composição do meio e da mudança do pH. A adsorção de Aflatoxina B1 e Zearalenona não sofreu efeito dos fatores estudados, diferente da adsorção de Fumonisina B1 e Desoxinivalenol. Os resultados auxiliam na análise da interação das moléculas de micotoxinas e do carvão ativado, bem como de quais fatores podem afetar o processo de adsorção de cada uma delas. Porém mais estudos são necessários para esclarecer melhor o papel de cada um dos fatores na adsorção das micotoxinas aqui estudadas. / The high incidence of mycotoxins contamination in cereal grains and processed foods have been reported worldwide, especially in products intended for animal feed. The objective of this work was to explore the available and upcoming technologies applied for the reduction of mycotoxins present in foods with a focus on adsorption, as well as in the in vitro methodology. Following, five activated carbon were evaluated about their properties and its individual and multi-mycotoxin adsorption capacity (Aflatoxin B1, Deoxynivalenol, Fuminisin B1 and Zearalenone). The activated carbon that presented the highest capacity of multi-mycotoxin adsorption was selected to continue the study in order to explore the interactions between adsorbent / adsorbate and possible interferents. Physicochemical parameters were evaluated, the effect of the contact time, concentration, isotherms and effect of the composition of the medium and the pH change. The adsorption of Aflatoxin B1 and Zearalenone had no effect of the factors studied, different from the adsorption of Fumonisin B1 and Deoxynivalenol. The results help in the analysis of the interaction of mycotoxins and activated carbon molecules, as well as which factors may affect the adsorption process of each of them. However, more studies are needed to clarify the role of each of the factors in the adsorption of these mycotoxins studied.

Submitted by JULIANA APARECIDA GALHARDI null (julianagalhardi@yahoo.com.br) on 2016-05-13T13:33:03Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_JulianaAparecidaGalhardi_GMA.pdf: 7162595 bytes, checksum: 59d497eddaad6f9c3133066ad45e5443 (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido não contém o certificado de aprovação. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-05-16T16:10:41Z (GMT) / Submitted by JULIANA APARECIDA GALHARDI null (julianagalhardi@yahoo.com.br) on 2016-05-16T19:12:05Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_JulianaAparecidaGalhardi_GMA2.pdf: 7291998 bytes, checksum: e20e8ae35419de9453e2aac0d008f1fe (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 6 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 6 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. Se optar por disponibilizar o texto completo de seu trabalho imediatamente selecione no campo “Data para a disponibilização do texto completo” a opção “Não se aplica (texto completo)”. Isso fará com que seu trabalho seja disponibilizado na íntegra no Repositório Institucional UNESP. Por favor, corrija esta informação realizando uma nova submissão. Agradecemos a compreensão. on 2016-05-18T14:27:24Z (GMT) / Submitted by JULIANA APARECIDA GALHARDI null (julianagalhardi@yahoo.com.br) on 2016-05-18T14:31:46Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_JulianaAparecidaGalhardi_GMA2.pdf: 7291998 bytes, checksum: e20e8ae35419de9453e2aac0d008f1fe (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-05-18T16:45:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 galhardi_ja_dr_rcla.pdf: 7291998 bytes, checksum: e20e8ae35419de9453e2aac0d008f1fe (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T16:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 galhardi_ja_dr_rcla.pdf: 7291998 bytes, checksum: e20e8ae35419de9453e2aac0d008f1fe (MD5) Previous issue date: 2016-04-06 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O carvão mineral representa a maior fonte de combustível não renovável no Brasil para geração de energia elétrica. Em Figueira, Paraná, o carvão extraído pela Companhia Carbonífera do Cambuí abastece a termelétrica do município e faz parte da maior reserva ainda em exploração no estado, tendo sido lá registrada a ocorrência anômala de urânio. Para a avaliação de impactos radiológicos associados às atividades de extração, beneficiamento e queima do carvão mineral na área, foi realizada uma avaliação da composição das águas e solos amostrados na área em termos químicos e radiométricos, além do uso de organismos como biomonitores para a verificação dos níveis de contaminação atmosférica e dos solos. Por meio das análises, realizadas no Laboratório de Isótopos e Hidroquímica - Unesp, Rio Claro, Brasil, e no Laboratório de Física Nuclear Aplicada - Universidade de Sevilha, Sevilha, Espanha, foi observado que efluentes ácidos são originados a partir da oxidação de minerais de sulfeto e resultam em um acréscimo da taxa de solubilização de radionuclídeos nas águas subterrâneas e superficiais da região. À jusante da área da mineração, o pH nas águas dos rios foi mais ácido e o teor de algumas espécies químicas mais elevado, o que pode ser devido à descarga de efluentes ácidos provenientes da mineração. O mesmo comportamento foi verificado para os solos. Nas águas subterrâneas, as concentrações de atividade dos radionuclídeos foram notavelmente mais elevadas nas áreas de processamento do carvão, de disposição dos rejeitos e à jusante da planta da mina. Por meio do biomonitoramento, a eficácia de algumas espécies de líquens e musgos como bioindicadores da qualidade do ar em áreas afetadas por mina de carvão e termelétrica foi testada e comprovada, sendo que o 210Po foi o radionuclídeo que apresentou as maiores concentrações de atividade nas espécies investigadas. Por meio das razões 234U/238U foi possível verificar a infiltração de efluentes ácidos nas águas subterrâneas, assim como uma contribuição das cinzas lançadas pela termelétrica para o conteúdo dos radionuclídeos nos solos, sedimentos e também para os líquens, musgos, soja e trigo. O transporte dos radionuclídeos reflete a importância do monitoramento da concentração de suas atividades nas águas naturais, solos e na biota, devido aos riscos que a radioatividade pode representar para a saúde humana. / Coal represents the largest source of non-renewable fuels in Brazil for electric power generation. In the city of Figueira, Paraná State, the coal extracted by Cambuí Company supplies the thermal power plant in the city and is part of the largest reserve that is nowadays being exploited in the area, where it was registered anomalous occurrence of uranium. For the evaluation of radiological impacts associated with the extraction, processing and burning of coal in the area, it was carried out an investigation of the water and soil chemical and radiological composition and some organisms were evaluated as biomonitors for the investigation of the air and soil pollution. Through the analysis, carried out in the Laboratório de Isótopos e Hidroquímica - Unesp, Rio Claro, Brazil, and Laboratorio de Física Nuclear Aplicada - Universidad de Sevilla, Spain, it was observed that acid effluents are generated from the oxidation of sulfide minerals and can result in an increase in the solubilization rate of radionuclides, enhancing the possibility of groundwater and soil contamination at levels of difficult treatment and recovery. Downstream of the mining area, the pH in the rivers waters was more acidic and the content of some chemical species was higher, probably due to the discharge of acid effluent from the mine. The same behavior was observed for the soils. In groundwater, the radionuclides activity concentrations were significantly higher in the areas of the coal industrial processing and in the tailings pile and downstream of the mine. Through the biomonitoring, the efficiency of some species of lichens and mosses as bioindicators of the air quality in areas affected by coal mine and thermal power plant has been tested and proven. 210Po was the radionuclide that showed the highest activity concentration in the investigated species. Through the 234U/ 238U rates it was observed the infiltration of acidic effluents into the groundwater, as well as a contribution of the fly ashes from the thermal plant for the radionuclides content in soils, sediments and also in lichens, mosses, soybeans and wheat. The radionuclides transport reflects the importance of monitoring the concentration of its activities in natural waters, soil and also in the biota due to the risks that radioactivity can represents to human health.

Submitted by Rebeka Godeiro (rebeka_carvalho@hotmail.com) on 2018-06-12T13:51:14Z No. of bitstreams: 1 ANTONIO MARCOS CÉSAR DE ALMEIDA - DISSERTAÇÃO CIÊNCIAS FLORESTAIS 2010.PDF: 6856836 bytes, checksum: 70102313263de5bece344bfdd885385a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-12T13:51:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTONIO MARCOS CÉSAR DE ALMEIDA - DISSERTAÇÃO CIÊNCIAS FLORESTAIS 2010.PDF: 6856836 bytes, checksum: 70102313263de5bece344bfdd885385a (MD5) Previous issue date: 2010-07-23 / Capes / A Caatinga é um bioma exclusivamente brasileiro, que apresenta uma grande variedade de espécies da fauna e da flora, sendo uma boa parte destas endêmicas. Ao longo dos anos a supressão da caatinga por ação antrópica vem reduzindo bastante esse bioma. Este fato se dá, principalmente, pelo uso do potencial energético de suas espécies vegetais sem a devida preocupação com a sustentabilidade do mesmo. Um melhor conhecimento do potencial energético das espécies vegetais da caatinga possibilita um manejo mais adequado. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial energético, as características anatômicas e químicas da madeira das espécies Amburana cearensis (Allemao) A. C. Smith e Piptadenia stipulacea (Benth.) Ducke. A Amburana cearensis exibiu valores médios para comprimentos de fibras, largura de fibras e de diâmetro do lúmen de fibra significativamente superiores em relação à espécie Piptadenia stipulacea, e valores equivalentes de espessura de fibra, com teores médios de cinzas da madeira e extrativos totais significativamente superiores. Médias significativamente superiores a 1% de probabilidade de teor de lignina e de teor de holocelulose foram encontradas para a espécie Piptadenia stipulacea. O rendimento gravimétrico foi semelhante para ambas as espécies, enquanto o rendimento em líquido condensado foi significativamente superior para a Amburana cearensis. Em relação à qualidade do carvão, foram observados maiores valores de poder calorífico superior e carbono fixo para a Piptadenia stipulacea, enquanto a Amburana cearensis exibiu maiores teores de materiais voláteis e de cinzas. / The 'Caatinga' is an exclusively Brazilian biome, which has a large variety of fauna and flora species, and a good part of these endemic. Over the years the abolition of the 'caatinga' by human action has reduced this biome, it is believed that currently there is less than half of the original vegetation. This actually happens, mainly by the use of the energy potential of their species without proper concern about the sustainability of the biome. A better knowledge of the energy potential of plant species from the 'caatinga' enables a more appropriate management, reducing negative impacts in areas properly explored. The aim of this study was to evaluate the potential energy, chemical and anatomical characteristics of wood species Amburana cearensis (Allemao) A. C. Smith and Piptadenia stipulacea (Benth.) Ducke, so that these have been known and therefore better used. The Amburana cearensis exhibited average values for fiber length, fiber width and lumen diameter of the fiber significantly higher than the species Piptadenia stipulacea and equivalent amounts of thickness of fiber, with average levels of wood ash and extractives significantly higher. Averages, significantly higher than 1% probability of lignin content and holocellulose content were observed for the specie Piptadenia stipulacea. The gravimetric yield was similar for both species, while the yield of condensed liquid was significantly higher for Amburana cearensis. In relation to coal quality, higher values were observed for gross calorific value and fixed carbon for Piptadenia stipulacea while Amburana cearensis exhibited higher levels of volatiles and ash. Keywords: Cumaru.

Na região sul do Brasil, muito aterros sanitários encontram-se próximos a áreas de mineração de carvão, cujos rejeitos são ricos no mineral pirita (FeS2). Este trabalho teve como objetivo estudar o tratamento de lixiviado de aterro sanitário com coagulantes férricos e ferrosos produzidos a partir da oxidação da pirita em meio aquoso. O lixiviado de aterro sanitário foi coletado no Aterro do Município de Campo Bom no Vale do Rio dos Sinos – RS. Pesquisou-se o efeito da dosagem do coagulante e avaliou-se comparativamente o desempenho com coagulantes comerciais produzidos a partir da dissolução de sucata ferrosa em ácido sulfúrico. Os resultados obtidos demostraram que os coagulantes férricos são eficiente no tratamento por coagulação dos lixiviados em dosagens superiores a 1 g/L. Verificou-se também que os coagulantes ferrosos podem ser aplicados no tratamento do chorume pelo processo Fenton (H2O2/Fe). Foram realizados ensaios considerando diferentes misturas de chorume e DAM, com e sem a adição de H2O2. O efeito de coagulação, em ambos os casos, melhorou as características do efluente em termos de carga orgânica, metais pesados e nutrientes. Porém, quando foi adicionado o H2O2 (Reação de Fenton), o efluente final apresentou melhores resultados em relação a cor, COT (Carbono Orgânico Total), nutrientes e, principalmente, em termos de bactérias do grupo coliforme. Os resultados demonstraram que a drenagem ácida de minas, especialmente as mais concentradas e ricas em Fe+2, podem ser empregadas a baixo custo como fonte de ferro para a Reação de Fenton. Desta maneira, surgem novas tecnologias para o tratamento primário de chorume com o uso de coagulante férricos e ferrosos produzidos a partir da oxidação da pirita presente em rejeitos de carvão. / In southern Brazil, most landfills are close to coal mining areas, whose tailings are rich in the mineral pyrite (FeS2). This work aimed at studying the treatment of landfill leachate with ferrous and ferric coagulants produced from the oxidation of pyrite in aqueous media. The landfill leachate was collected in the landfill of the city of Campo Bom in the region of Vale do Rio dos Sinos – RS, Brazil. The effect of the dosage of coagulant was evaluated and compared performance with commercial coagulants produced from the dissolution of ferrous scrap in sulfuric acid was researched for this paper. The results showed that ferric coagulants are effective in the treatment of leachate by coagulation at dosages greater than 1g / L. It was also found that the ferrous coagulants can be applied in the treatment of leachate by Fenton process (H2O2/Fe). Researches have been performed considering different mixtures of manure and AMD (Acid Mine Drainages), with and without the addition of H2O2. The coagulation effect in both cases, improved the characteristics of the effluent in terms of organic load, heavy metals and nutrients. However, when H2O2 (Fenton reaction) was added, the wastewater showed better results for color, TOC (Total Organic Carbon), nutrients, and especially in terms of coliform bacteria. The results showed that acid mine drainage, especially the most concentrated and rich in Fe +2, can be employed at low cost as a source of iron for the Fenton reaction. Thus, there are new technologies for the primary treatment of manure with the use of ferrous and ferric coagulant produced from the oxidation of pyrite present in coal tailings.

O zinco é um dos metais mais utilizados nos processos de tratamento de superfícies. Os efluentes contaminados com zinco, gerados nestes processos, trazem preocupação devido ao grande volume, elevada toxicidade, acumulação e persistência. O presente estudo avaliou a remoção de íons zinco de soluções aquosas, por adsorção em carvão ativado comercial, através de experimentos em batelada e em escala piloto. Ensaios em batelada objetivaram estudar a influência dos parâmetros de processo pH, tempo de contato e concentração de sólido adsorvente na remoção de íons Zn2+ a partir de uma solução com concentração inicial de 10 mg.L-1. A partir das melhores condições encontradas, a isoterma de equilíbrio do sistema foi construída e o ajuste dos dados experimentais aos modelos não lineares de Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson e Sips foi verificado. Ensaios em planta piloto foram realizados a fim de identificar a curva de ruptura do sistema. No processo de adsorção contínuo em leito fixo, foram avaliadas diferentes condições operacionais, variando-se a vazão de alimentação (15 e 20 mL.min-1) e a massa de adsorvente utilizada como recheio do leito (10, 13, 20 e 40 g). Os resultados apontaram como parâmetros ótimos de adsorção: pH igual a 6, tempo de contato de 30 min e concentração de sólido adsorvente de 20 g.L-1. O modelo de Sips apresentou o melhor ajuste dentre os modelos matemáticos estudados. O experimento realizado em planta piloto utilizando-se uma vazão de 15 mL.min-1 e massa de sólido sorvente de 40 g, obteve os melhores resultados dentre as condições analisadas, apresentando tempo de ruptura e exaustão do leito aos 5 e 90 min, respectivamente. / Zinc is one of the most used metals in surface treatment processes. The effluents contaminated with zinc, generated in these processes, bring concern due to the large volumes, high toxicity, persistence and accumulation. This study evaluated the removal of zinc ions from aqueous solutions, through adsorption by commercial activated carbon, using continuous (pilot plant) and bench scale. The batch experiments studied the influence of pH, contact time and adsorbent concentration in the removal of Zn 2+ ions from a solution with initial concentration of 10 mg.L-1. After achieving the best process parameters, the system’s equilibrium isotherm was constructed, and the fit of experimental data to the nonlinear Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson and Sips models was verified. Pilot plant tests were carried out in order to identify the system’s breakthrough curve. In the continuous fixed bed adsorption process, different operating conditions were evaluated by varying the feed flow (15 and 20 mL.min-1) and the mass of adsorbent material used as filling (10, 13, 20 and 40 g). The results showed as the optimum parameters for adsorption: pH 6, contact time of 30 min and adsorbent concentration of 20 g.L-1. The Sips model presented the best fit among the mathematical models studied. The experiment conducted in a pilot plant, using a flow rate of 15 mL.min-1 and solid adsorbent mass of 40 g, had the best results among the examined conditions, with breakthrough and exhaust times of 5 and 90 min, respectively.

O processo de eutrofização das águas, principalmente pelo aporte de fósforo e nitrogênio, favorece a ocorrência de florações de cianobactérias. Uma consequência desses eventos é a produção e emissão dos metabólitos 2-metilisoborneol (MIB) e trans-1,10-dimetil-trans-9-decalol (geosmina). Estes compostos são álcoois terciários que podem ser detectados em baixas concentrações pelos consumidores, 5 a 10 ng/l, deixando a água com “cheiro e gosto de terra e mofo”. MIB e geosmina, particularmente na forma dissolvida (extracelular), mostram-se recalcitrantes aos métodos convencionais de tratamento de água. As metodologias atualmente empregadas na remoção desses metabólitos apresentam-se pouco eficientes e de elevado custo operacional, incentivando as pesquisas relacionadas às alternativas de tratamento. O presente estudo foi realizado em duas etapas, onde a primeira buscou avaliar a remoção de MIB e geosmina por adsorção em carvão ativado granular e a segunda, a degradação dos metabólitos por atividade microbiológica. Primeiramente, os carvões ativados granulares foram caracterizados através do número de iodo e área superficial BET. Em seguida, foi determinado o tempo de equilíbrio de adsorção para cada carvão e por último, foi avaliada a capacidade adsortiva através das Isotermas de Freundlich. O estudo sobre a oxidação biológica dos compostos causadores de gosto e odor consistiu no isolamento, identificação e testes de biodegradação de bactérias que utilizam MIB e geosmina como única fonte de carbono para o seu metabolismo. No que se refere à capacidade de adsorção, foi observado que os carvões de madeira e casca de coco apresentaram os melhores desempenhos na remoção de MIB e geosmina, respectivamente. Esses carvões removeram os compostos abaixo do limite de detecção olfativa (10 ng/l), com doses de 50 mg/l e tempo de contato de duas horas. Essa caracterização mostrou-se de fundamental importância na escolha do carvão mais adequado para aplicação no tratamento de água. Uma vez que pouco se conhece a respeito da comunidade bacteriana, presente em águas naturais, ao que se sabe, este trabalho é o primeiro registro da capacidade individual de bactérias Gram positivas e negativas degradarem os compostos causadores de gosto e odor, na mesma solução teste. A remoção de cerca de 90 e 96% de MIB e geosmina ao longo de 48 e 120 horas de experimento, respectivamente, demonstrou que essas bactérias podem ser utilizadas em estratégias de purificação biológica da água. A identificação molecular dos isolados bacterianos, obtidos no Lago Guaíba, registrou quatro novos gêneros capazes de degradar MIB e geosmina: Burkholderia sp, Caulobacter sp, Klebsiella sp e Leucobacter sp. Além desses, um isolado foi classificado como Arthrobacter sp, outro como Sphingomonadaceae e três como Enterobacteriaceae. O sucesso no isolamento, manutenção de culturas puras, identificação e determinação da capacidade desses microrganismos degradarem MIB e geosmina da água sugere um potencial de utilização dessas bactérias em processos de filtração biológica, que utilizam carvão ativado granular. Esse conhecimento pode ser usado como uma nova ferramenta para a remoção de substâncias que causam gosto e odor, sendo essencial para garantir uma água de qualidade para o consumo humano. / Water eutrophication process, by phosphorous and nitrogen levels, allows cyanobacteria blooms which promotes, among other effects, the generation and release of the metabolites 2-methylisoborneol (MIB) and trans-1,10-dimethyl-trans-9- decalol (geosmin). These compounds are tertiary alcohols that may lend earthymusty tastes and odors to water, characteristics detected by consumers when the metabolites are present at concentrations as low as 5 to 10 ng/l. When present in water, mainly in the dissolved form (extracellular), MIB and geosmin are difficult to be removed by conventional treatment methods. The methodologies currently employed to remove these metabolites lack efficiency and increase operational costs, arousing the interest in research to develop alternative water treatment approaches. The present study was conducted in two steps. The first step evaluated the removal of MIB and geosmin by adsorption using different types of granular activated carbon, while the second step assessed the degradation of the metabolites by microbiological activity. Firstly, granular activated carbon was analyzed for iodine number and BET surface area. Next, adsorption equilibrium time was measured for each carbon type. Then, adsorption capacity was evaluated using the Freundlich isotherm. Biological oxidation of compounds causing taste and odor included isolation, identification and biodegradation tests using bacteria that employ MIB and geosmin as the only carbon sources. Regarding adsorption capacity, wood and coconut shell carbon performed better in MIB and geosmin removal, respectively, affording removal to levels below the odor threshold concentration (10 ng/l), using 50 mg/l solutions of each carbon and exposure times of 2 h. This characterization proves the importance of choosing the most appropriate carbon to employ in water treatment. Since little is known on the bacterial community thriving in natural waters, as far as we know this is the first study to record the capacity of Gram-positive and Gramnegative bacteria to individually degrade compounds that cause taste and odor in water, in the same test solution. The removal of 90 and 96% of MIB and geosmin within 48 and 120 h of exposure, respectively, shows that these bacteria may be used in water purification strategies. The molecular identification of the bacterial isolates obtained in Lake Guaíba revealed four new genera capable to degrade MIB and geosmin: Burkholderia sp., Caulobacter sp., Klebsiella sp., and Leucobacter sp. Apart from these isolates, one Arthrobacter sp., one Sphingomonadaceae and three Enterobacteriaceae isolates were also identified. The successful isolation, maintenance of pure cultures, identification and determination of these microorganisms’ capacities to degrade MIB and geosmin in water suggests that these bacteria may be used in biological filtration processes that utilize granular activated carbon. This knowledge may be used as a new tool to remove substances that lend taste and odor to water, and is an essential aspect to guarantee quality water for human consumption.

O processo de espessamento e clarificação dos efluentes das usinas de beneficiamento de carvão mineral com a adoção de sedimentadores é uma prática consagrada ao longo de todo o mundo uma vez que é necessário o reaproveitamento da água utilizada tanto por questões econômicas como ambientais. O primeiro sedimentador, tipo espessador, a entrar em operação industrial na região carbonífera de Santa Catarina foi instalado na Mina Barro Branco da Carbonífera Rio Deserto em 2007. O equipamento era dotado de lamelas de PVC e foi instalado como alternativa às bacias de decantação, que apresentam alto custo de construção e operação. Contudo, o equipamento se mostrou ineficaz devido a deposição de sólidos nas lamelas. Essa dificuldade levou a adoção de outros modelos de sedimentadores de fluxo vertical que não utilizam lamelas. Esse trabalho apresenta os dados disponíveis da operação do equipamento com as lamelas na Mina Barro Branco e resultados atuais da operação dos sedimentadores da Mina Esperança sem lamelas. Nesse segundo caso foi medida a vazão, concentração de sólidos e dos metais ferro, alumínio e manganês, nos fluxos de entrada e saída. No efluente clarificado mediu-se ainda o pH e a turbidez. Registraram-se dados de uma operação satisfatória, com impacto importante na redução dos custos no transporte e deposição dos rejeitos finos e no tratamento do overflow clarificado possibilitando o descarte de acordo com a Legislação Ambiental. / The process of thickening and clarifying the effluents of mineral coal processing plants with the use of settlers is a well-established practice throughout the world since it is necessary to reuse the water used for both economic and environmental reasons. The first settler, a thickener type, to enter into industrial operation in the Santa Catarina coal region was installed at the Barro Branco Mine of the Carbonifera Rio Deserto in 2007. The equipment was equipped with PVC lamellae and was installed as an alternative to the decantation basins, which have a high cost of construction and operation. However, the equipment proved to be ineffective due to deposition of solids in the lamellae. This difficulty led to the adoption of other models of vertical flow settlers that do not use lamellae. This work presents the available data of the operation of the equipment with lamellae in the Mina Barro Branco and current results of the operation of the settlers in the Mina Esperança without lamellae. In this second case the flow, concentration of solids and iron, aluminum and manganese metals in the inflow and outflow were measured. In the clarified effluent the pH and turbidity were also measured. Data were recorded for a satisfactory operation, with a significant impact on the reduction of costs in the transportation and deposition of the fine tailings and in the treatment of the clarified overflow, allowing the disposal according to the Environmental Legislation.

A Drenagem Ácida de Mina (DAM) é proveniente da oxidação natural de materiais sulfetados quando em contato com o ar e com a água. Este problema atinge em alto grau a mineração de carvão. A DAM advém principalmente de depósitos de rejeitos de carvão que contém uma alta concentração de pirita (FeS2). Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar, em estudos de laboratório, o controle da DAM pela mistura de um rejeito de carvão com um resíduo industrial alcalino. O rejeito de carvão estudado foi obtido de uma mineração de carvão do Rio Grande do Sul - Brasil. Os resíduos alcalinos avaliados foram cinzas leves e de fundos de termoelétricas bem como escórias de uma usina siderúrgica semi-integrada, situadas no mesmo Estado. Determinou-se o potencial de geração de acidez e o potencial de neutralização dos materiais pelo método de contabilização de ácidos e bases. Após, realizaram-se ensaios cinéticos em células úmidas pelo Método ASTM D 5744-96. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo, os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com as cinzas de termoelétrica em uma proporção de 1:4 ou pela mistura do rejeito com a escória de aciaria em uma proporção de 4,8:1. Os ensaios cinéticos demonstram que, nesta condição, ocorre um aumento do pH e uma redução na liberação de acidez, metais e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, foi demonstrada que a disposição conjunta de rejeitos de carvão com materiais alcalinos é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão. / The Acid Mine Drainage (AMD) is the result of the natural oxidation of sulphide minerals when exposed to the combined action of water and oxygen. This problem reaches in high degree the coal mining. Sources of AMD are mainly the coal waste deposits that contain high pyrite (FeS2) concentrations. One of the technologies to prevent the AMD consists in the alkaline additive method. Thus, the aim of this work was to study, at laboratory scale, the AMD control by blending coal tailings with alkaline wastes. A coal-tailing sample was collected from a coal mine in Rio Grande do Sul State, Brazil. The alkaline wastes were bottom and fly ashes from thermoelectric plants and slags from a semi-integrated steel plant, both located in the same State. Static tests were carried out by the acid-base account method to determine the balance between the acid producing and acid consuming (neutralizing) mineral components of the sample. Later, kinetic tests were conducted in humidity cells, following the ASTM D 5744-96 method. The results showed that the coal tailing generates AMD. However, the environmental problems can be minimized by mixing the coal waste with bottom ash in 1:4 proportion or by mixing coal tailing with the metallurgical slag in a 4,8:1 proportion. The kinetic experiments proved that, in this condition, the lixiviate presents a higher pH and lower concentration of acidity, metals and sulphate. Finally, it is possible to conclude that blending coal tailings with alkaline wastes can be a viable alternative for DAM control in coal mining.