Os processos envolvidos no beneficiamento do carvão produzem efeitos nocivos para o meio ambiente, principalmente pela quantidade e natureza dos rejeitos que são gerados. Estes rejeitos comumente denominados piritosos, mesmo não apresentando altos conteúdos de pirita, constituem um material ácido que causa efeitos nocivos ao meio ambiente, principalmente aos corpos dágua. Estes rejeitos geralmente são depositados em barragens de rejeitos. Operações de beneficiamento como a flotação, consagrada na recuperação de finos, podem desempenhar um importante papel no processo de recuperação destes rejeitos de partículas ultrafinas. O rejeito carbonoso estudado nesta pesquisa provém da barragem de rejeitos El Cantor, localizada na Colômbia, na mina El Cerrejón. O processo de beneficiamento envolve ciclones de meio denso e espirais. A caracterização revelou que o material possuim teor de cinzas de 56% e poder calorífico de 5.800 BTU/lb, o teor de enxofre é 1,2%. Em termos de granulometria o material é considerado ultrafino já que 63% é menor que 0,014 mm. O conteúdo de matéria carbonosa deste rejeito é facilmente recuperado por flotação, como se demonstra neste trabalho. É possível recuperar 74% da matéria carbonosa e obter um produto com 7,3% de cinzas e poder calorífico de 14.225 BTU/lb em base seca. / The processes involved in coal preparation generate harmful effects to the environment, mainly due to the quantity and nature of the wastes that are generated. These tailings generally called pyritic, not even showing high content of pyrite are an acid material, harmful to the environment. These tailings are usually disposed of in tailings dams. Froth flotation will be important as a coal preparation process to recover these ultrafine particles. The tailings, studied in this work come from a process involving dense medium cyclones and spirals. They have an ash content of 56% and a calorific value of 5,800 BTU / lb, the sulfur content is 1.2%. In terms of size the material is considered as ultrafine as 63% is less than 0.014 mm. The coal matter content of these tails is easily recovered by froth flotation, as evidenced in this work. It is possible to recover 74% of the coal matter and to obtain a product with 7.3% ash and calorific value of 14,225 BTU / lb in dry basis.

O presente trabalho reúne elementos para projeto de precipitadores eletrostáticos, com dados levantados de cinzas volantes provenientes da combustão de gases em caldeiras de carvão mineral. Os objetivos desta pesquisa são construir um dispositivo padronizado para medição da resistividade ôhmica de materiais, levantar dados de resistividade ôhmica das cinza volantes de carvão mineral utilizado no Brasil e, com estes dados, listar recomendações sobre cuidados no dimensionamento de precipitadores (cálculo da área de captação), quando este equipamento é posicionado após uma caldeira que queima o carvão mineral nacional. A metodologia utilizada foi baseada em norma americana ASME, em que o pó (material a ser testado) é colocado sobre eletrodos de descarga e de coleta, uma alta tensão elétrica é aplicada até atingir a tensão de ruptura elétrica e neste instante é medida a resistividade. A construção do experimento e procedimento de execução foram seguidos conforme esta norma. O material de teste foi coletado de precipitadores eletrostáticos existentes na região Sul do Brasil, onde o carvão mineral tem seu uso freqüente. Os resultados apresentaram baixos valores para resistividade da cinza volante nacional, se comparados com resultados de carvões de outros países. Sua variação em função da temperatura segue a tendência de cinza volantes de outros países, ou seja, aumento da resistividade ôhmica com o aumento da temperatura. Foram realizados também experimentos com material retirado de precipitadores eletrostáticos acoplados a caldeiras de biomassa, que forneceram valores de resistividade ainda menores do que os do carvão mineral nacional. O material de teste, composição química e processo de coleta foram totalmente caracterizados, disponibilizados e uma análise completa pôde ser realizada, fato inédito no Brasil. Esses resultados permitiram listar recomendações visando o projeto de precipitadores eletrostáticos acoplados a caldeiras que queimam carvão mineral nacional. / This report is a collection of elements to be used in the design of Electrostatic Precipitators, with experimental data of fly ashes from combustion gases of Mineral Coal Fired Boilers. The aims of this research are to construct a standard device to measure the ohmic resistivity of materials, to get data of ohmic resistivity of fly ashes from mineral coals used in Brazil and with this data, to list recommendations about the key points to size electrostatic precipitators (calculation of specific collection area), when this equipment is arranged after one boiler that burns Brazilian mineral coals. The method used was based on the ASME Standard, in which the fly ash (material to be tested) is put between the discharge and the collecting electrodes, a high electrical tension is applied until the electrical break down tension to be reached; at this moment, the resistivity is measured. The construction of this device and the experimental procedure were conducted according to this standard. The tested materials were collected from existing Electrostatic Precipitator of South of Brazil, where the mineral coal is commonly used. The results indicated low values of ohmic resistivity of the Brazilian fly ashes, if compared to results of coals from other countries. Its variation with the temperature has the same behavior of fly ashes from other countries, i.e., the ohmic resistivity increases when the temperature increases. It was also executed tests with particulate materials from electrostatic precipitator of biomass boiler whose ohmic resistivity is lower than the Brazilian mineral coal. The tested material, chemical composition, and collecting process were totally described, available and a full analysis can be executed; these data are inedita in Brazil. These results allow to list the recommendations to design Electrostatic Precipitators for Brazil Mineral Coal Fired Boilers.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de diferentes tipos de coberturas secas utilizadas em células experimentais preenchidas com rejeitos piritosos de carvão mineral. Quatro células de igual dimensão foram preenchidas com rejeitos piritosos, provenientes do beneficiamento de carvão mineral da Unidade Mineira II – Verdinho, pertencente à Carbonífera Criciúma S.A., situada no município de Forquilhinha, Estado de Santa Catarina. Em relação à composição das células, a primeira foi construída sem cobertura; a segunda, com somente pré-cobertura, constituída de mistura de rejeitos; a terceira, com cobertura de argila compactada; e a quarta elaborada com sistema de barreira capilar dupla. Todas foram expostas às mesmas condições meteorológicas. Para avaliação do desempenho das coberturas analisou-se o volume e características químicas e físico-químicas da água de percolação no período compreendido entre 2009 e 2010. Os parâmetros físicoquímicos considerados foram os seguintes: pH, Eh, acidez, alcalinidade e condutividade enquanto que os parâmetros químicos foram Fe, Al, Mn, Zn e sulfato. A partir dos resultados obtidos, fez-se uma análise técnica dos diferentes tipos de cobertura seca utilizados. De acordo com análise técnica constatou-se que o melhor desempenho no tocante ao volume e à qualidade da água percolada ocorreu na célula em que se utilizou cobertura com argila compactada e na célula em que se empregou cobertura do tipo barreira capilar dupla. / This work aimed to evaluate the performance of different types of dry cover employed in experimental cells filled with pyritic waste of mineral coal. Four cells with the same dimension were filled with coal tailings from the coal preparation plant of Unidade Mineira II –Verdinho, which belongs to Carbonífera Criciúma SA, located in Forquilhinha, Santa Catarina State. The first cell was constructed without any kind of cover, the second one was built with a cover composed by a mixture of coal wastes, the third one was built with a layer of compacted clay, and the forth one was constructed with a system composed by a dual-capillary barrier. All were exposed to the same meteorological conditions. To evaluate the performances of dry covers we analyzed the volume and the chemical and physicochemical characteristics of seepage between 2009 and 2010. The water was analyzed in terms of pH, Eh, acidity, alkalinity, conductivity and the concentration of Fe, Al, Mn, Zn, and sulfate. The experimental results showed that the best performance concerning the volume and the quality of the percolated water was obtained in the cell that received a cover of compacted clay and in the one that received a cover composed by dualcapillary barrier.

No desenvolvimento deste estudo avaliou-se o comportamento térmico do bagaço de cana-de-açúcar, dois carvões minerais (CE4500 e PSOC1451), e suas misturas (75%carvão/25%bagaço) nas seguintes atmosferas: 80%N2/20%O2 (combustão convencional), 80%CO2/20%O2 (simulando oxi-combustão), 100% CO2, 100% N2 e 100% O2. Por meio da caracterização físico-química dos materiais e da análise térmica foram avaliados os perfis de decomposição térmica dos materiais, eventos entálpicos, determinação da energia de ativação, a influência da atmosfera na decomposição, emissões de SO2, CO2, NO e CO, a capacidade de queima, os resíduos e o efeito de sinergismo. As principais técnicas empregadas neste estudo foram análise elementar, análise termogravimétrica (TGA), análise térmica diferencial (DTA) e um reator tubular de queda livre (DTF - Drop Tube Furnace), desenvolvido no decorrer deste estudo. Os resultados termogravimétricos mostraram que a decomposição térmica do bagaço ocorre com maiores taxas de reação e picos exotérmicos mais intensos comparados aos carvões. Tal comportamento é atribuído ao alto teor de material volátil presente no bagaço. Esta característica do bagaço também promove a obtenção de menores valores de energia de ativação (Eα) na etapa inicial da decomposição térmica (30 kJ mol-1 comparados a 126 kJ mol-1 para o CE 4500 e 100 kJ mol-1 para o PSOC 1451), que confirmam a maior facilidade no processo de ignição do bagaço em relação aos carvões. Em relação ao efeito da atmosfera, quando N2 é substituído por CO2 observa-se aumento de 6 vezes nos valores iniciais de energia de ativação para o bagaço de cana (E inicial passa de 30 kJ mol-1 para 170 kJ mol-1). Contudo, efeito contrário é observado para os carvões (E inicial diminui de 200 para 130 kJ mol-1 para o CE 4500 e de 100 para 75 kJ mol-1 para o PSOC 1451). A diferença de comportamento do bagaço em relação aos carvões é atribuída ao mecanismo de difusão do material volátil durante a decomposição térmica considerando a escala de análise aplicada. Os resultados obtidos em DTF mostraram que, quando o processo ocorre sob atmosfera contendo CO2 (típica de oxi-combustão), para todos os materiais as emissões de NO são até 34% inferiores àquelas feitas sob atmosfera de ar. Entretanto, efeito contrário é observado para as emissões de CO. Em relação às emissões de SO2, nenhuma tendência pode ser observada. O rendimento da queima do bagaço foi 50% superior em atmosfera de ar devido à facilidade da ignição nesta atmosfera. Para o carvão CE 4500, os maiores rendimentos de queima foram obtidos em atmosferas contendo CO2 (8% a menos de material não queimado comparado aos resíduos obtidos em ar sintético). Em relação ao estudo de sinergismo, as técnicas de análise utilizadas no desenvolvimento desta pesquisa não apresentaram embasamento suficiente para comprovar positivamente a interação entre os materiais. Para ambas as misturas também não se evidenciaram alterações de comportamento em função da atmosfera utilizada. / This study evaluates the thermal behavior of sugar cane bagasse, two bituminous coals (CE 4500 and PSOC 1451) and blends composed of 75%coal/25%bagasse under 80%N2/20%O2 (conventional combustion), 80%CO2/20%O2 (oxy-fuel combustion simulation), 100% CO2, 100% N2 and 100% O2 atmospheres. The evaluations were conducted by means of ultimate analysis, Thermogravimetric analysis (TGA), Differential Thermal Analysis (DTA) and DTF (developed in this study) – which includes thermal decomposition profiles, determination of activation energy, evaluation of atmosphere and interaction effects on the blends, evaluation of SO2, CO2, NO e CO emissions, burning yield and residues analysis. The results show the high content of volatile matter in the bagasse leads to a high rate reaction during the thermal decomposition of the material in comparison to coals, hence, a higher intensity of exothermic events. Such a characteristic of the bagasse also influences the first step of the thermal decomposition and leads to a lower activation energy (Eα) (30 kJ mol-1) in comparison with the values obtained for coals (126 kJ mol-1 for CE 4500 and 100 kJ mol-1 for PSOC 1451). When N2 was replaced by CO2, the activation values obtained in the first step of the bagasse decomposition increased from 30 kJmol-1 to 170 kJ mol-1. However, an opposite effect was observed for both coals (E decreased from 200 to 130 kJ mol-1 for CE 4500 and from 100 to 75 kJ mol-1 for PSOC 1451). The difference was attributed to the volatile mechanism of the matter diffusivity during the thermal decomposition. The atmospheres applied did not affect the thermal decomposition behavior of the blends. Regarding the DTF results, under CO2 atmosphere, all materials showed lower NO emissions in comparison to air atmosphere - NO emissions were up to 34% lower than those in air atmosphere. However, the CO emissions were lower in the CO2 environment. No trend could be observed regarding SO2 emissions. The bagasse burning efficiency was 50% higher in air environment due to the easy ignition under such atmosphere. For coals, higher burning efficiency and lower activation values were achieved under CO2 atmosphere (8% higher). Regarding the study of synergism, the analytical techniques applied did not confirm the interaction between the materials.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-07-06T16:41:24Z No. of bitstreams: 1 Flavio Michels Bianchi_.pdf: 5656297 bytes, checksum: babcb37759c827b4912894a5e8a91ccd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T16:41:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavio Michels Bianchi_.pdf: 5656297 bytes, checksum: babcb37759c827b4912894a5e8a91ccd (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 / Nenhuma / Baseado na tecnologia de leito fluidizado borbulhante, um combustor em escala de bancada foi utilizado para conduzir trabalho de pesquisa em coqueima de misturas de carvão mineral e biomassa (serragem). O carvão mineral presente no sul do Brasil é na sua maioria do tipo sub-betuminoso e é beneficiado para alcançar requisitos típicos das usinas termelétricas localizadas no sul do Brasil. Tem aproximadamente 40% de cinzas e uma substancial quantidade de enxofre (aproximadamente 2%). A umidade é um componente comum nas biomassas e que pode dificultar a combustão da biomassa pura exigindo ajustes operacionais. Além disso, o percentual de umidade normalmente sugere poderes caloríficos menores quando comparados com o carvão. Verificando algumas características destes combustíveis a queima combinada aparece como possibilidade de minimizar problemas associados a queima singular destes combustíveis. A proposta deste trabalho foi de determinar a melhor proporção de mistura para a operação de coqueima, misturando carvão mineral e biomassa de madeira em um combustor de leito fluidizado borbulhante em escala de bancada. Resultados experimentais sugerem que misturas de combustível contendo até 10% de biomassa oferecem melhores resultados em termos de emissões e controle da estabilidade das temperaturas. Também foi pretendido avaliar o impacto das emissões nos gases de exaustão quando comparado com a queima simples de carvão mineral em leito fluidizado borbulhante. O estudo apresentou boa eficiência de combustão para os casos considerados, incluindo baixas emissões de CO e alcatrões. As emissões de SO2 não foram afetadas pela presença da biomassa. Ademais, o regime de fluidização de 6 umf e o excesso de ar de 70% foram estimados como mais assertivos para a operação baseados no desempenho e temperatura dos gases de exaustão. / Based on bubbling fluidized bed technology, a bench scale combustor was used to conduct research works in co-firing of coal and biomass (wood shavings) blends. South Brazilian subbituminous coal, beneficiated to achieve typical thermal power plant requirements located in south Brazil. Still have about 40% of ash content and a substantial amount of sulfur (around 2%). Related to some processes including an environmentally friendly concept of combustion, but not giving up the reliability of coal in terms of supply and storage, a co-firing of coal together with biomass agrees with these interests. Biomass wood shavings in the south of Brazil are cheap, easy to find and an obviously renewable source of energetic fuel. Nevertheless, this kind of biomass is rich in moisture. The moisture is a usual component of biomasses, which may hinders the combustion of biomass alone requiring operational adjustments. Furthermore, the percentage of moisture normally suggests lower heating values when compared to coal. Characteristics of these fuels indicate that cofiring can minimize problems associated with the single burning of these fuels. The purpose of this work was to determine the best blend proportion of operation for co-firing, mixing coal and wood shavings in a bubbling fluidized bed bench scale combustor. Experimental results suggest that fuel blends containing up to 10% biomass provide better results in terms of emissions and temperature control. It was also intended to evaluate the impact on flue gas emissions when compared with just coal burning in a bubbling fluidized bed. The study presented good combustion efficiency for the considered cases, including low emissions of CO and tars. SO2 emissions were not affected by the presence of biomass. In addition, the fluidization regime of 6 umf and the excess air of 70% were estimated as more assertive for the operation based on the performance and temperature of the exhaust gases.

O presente trabalho mostra os resultados obtidos no estudo da utilização do rejeito bruto da extração de carvão mineral como agregado miúdo na produção de blocos de concreto para pavimentação de vias públicas. Neste trabalho os blocos de concreto foram produzidos na fábrica da prefeitura de Criciúma, que está situada nas dependências do Presídio Municipal Santa Augusta. Esta fábrica proporciona uma opção de trabalho aos apenados que adquiriram o direito de cumprirem suas penas em regime semiaberto, cumprindo assim, um importante papel social na ressocialização destas pessoas, além de produzir o material de revestimento, que é aplicado nas vias públicas do município, a um custo bastante atraente. Durante a produção das amostras dos blocos de concreto com o rejeito de carvão, procurou-se ao máximo não alterar o processo desenvolvido na fábrica onde são produzidos os blocos de concreto empregados na pavimentação das vias públicas de Criciúma. Sendo assim, a única alteração imposta às amostras foi a substituição proporcional do agregado miúdo natural, areia lavada, pelo agregado de rejeito de carvão mineral, nas proporções de 25%, 50%, 75% e 100% O lote de estudo contou ainda com a produção de blocos de concreto sem adição de rejeito de carvão, que teve como função servir de base comparativa para as análises de compressão, abrasão e absorção de água. Posteriormente foi realizado um estudo para avaliar a possibilidade de geração, pelos blocos de concreto, de drenagem ácida de mina (DAM), que é a principal fonte de poluição do solo e dos corpos d’agua dos municípios pertencentes à AMREC – Associação dos Municípios da Região Carbonífera. Como resultado, aponta-se a viabilidade de utilização de rejeito de carvão nas proporções de 25% e 50% em substituição ao agregado miúdo natural (areia), criando assim, uma nova perspectiva às mineradoras de carvão da AMREC, que poderão dar um fim nobre ao rejeito de carvão, proporcionando uma produção mais limpa e sustentável, além de poderem contar com uma nova fonte de receita proporcionada pela comercialização do rejeito de carvão produzido na sua principal atividade comercial. / This document presents the results obtained in the study of using raw waste of coal extraction. In this work the concrete block for public roads paving were produced in a factory owned by Criciuma city hall, which is situated at the municipal Penitentiary Santa Augusta. During the concrete samples blocks production with the coal waste, it was tried its best in the way of not changing the process developed at the concrete blocks production site used in the paving of Criciuma´s streets. Thus, the only change that was proportionally imposed in the sample was the replacement of fine natural aggregate, washed sand, for the coal tailings aggregate in the proportions of 25%, 50%, 75% and 100%. The batch study also included the production of concrete blocks without adding coal tailing, which was to form the basis of comparative function for the compression tests, abrasion and water absorption. Afterwards, it was done a study to assess the possibility of generating, by concrete blocks, acid mine drainage (AMD), which is the main source of soil and water pollution in the municipalities belonging from AMREC - Association of Municipalities of the Coal Region. As a result, it points feasibility of using waste coal in the proportions of 25% and 50% to replace the natural aggregate (sand), thus creating a new perspective to AMREC coal mining companies, which may give a noble and to reject coal, providing a cleaner and sustainable production, besides being able to count on a new source of revenue provided by the commercialization of coal waste produced in its main commercial activity.

A preservação ambiental e o uso de combustíveis fósseis para geração de energia têm estimulado a realização de pesquisas na busca de alternativas para a redução das emissões de gases poluentes como CO2, CO, SO2 e NOx. O uso da biomassa em sistemas de co-combustão em leito fluidizado é mencionado como uma destas alternativas. O presente trabalho utilizou biomassa residual da indústria de extração de tanino, o Resíduo de Cascas de Acácia Negra (RCAN), em conjunto com carvão mineral da Mina de Candiota – RS com o objetivo de estudar a fluidodinâmica entre diferentes composições destes materiais em sistema de leito fluidizado com areia em escala de laboratório e em uma unidade piloto. Também foi realizada a avaliação dos parâmetros operacionais e das emissões dos gases gerados na co-combustão das misturas em planta piloto com reator de leito fluidizado borbulhante. Durante a fluidização no sistema de escala laboratorial, os valores da velocidade mínima de fluidização, Umf, variaram consideravelmente com o aumento da concentração de RCAN no leito em relação à fluidização utilizando-se somente o carvão mineral Da mesma forma, a queda de pressão, ΔP, diminuiu com o aumento da concentração da biomassa no leito. Nas operações de co-combustão em planta piloto, as misturas de carvão mineral e RCAN necessitaram de menores porcentagens de excesso de ar (99,7% a 65,2%) no reator em comparação à queima apenas de carvão mineral (108,4% a 107,5%) para que se atingisse a temperatura de operação do leito. Em particular, a condição de maior quantidade de biomassa na alimentação pode se observar a menor porcentagem de excesso de ar (50,8%). Ainda, a co-combustão do RCAN com carvão mineral favoreceu a diminuição das concentrações de SO2 nos gases gerados em mais de 90%, mantendo as emissões em níveis aceitáveis conforme os limites de emissão estabelecidos pela resolução CONAMA Nº 436, de 22/12/2011 e Resolução SEMA Nº 016 de 2014. / The environmental issues brought by the use of fossil fuels for power generation have led to the development of research in the exploration for alternatives to reduce emissions of greenhouse gases or pollutants such as CO2, CO, SO2, and NOx. The biomass use in cofiring systems with fluidized bed has been mentioned as one of these alternatives. The present work used biomass waste from tannin extraction industry, Black Wattle Bark Waste (BWBW), jointly with coal for the purpose of studying the fluid dynamics biomass mixtures with coal and sand in different proportions of the materials in laboratory scale fluidized bed system. Also, operational parameters and emissions generated in a cofiring pilot plant with bubbling fluidized bed reactor were evaluated. The fluidization tests performed on a bench scale showed that the values of the minimum fluidization velocity, Umf, varied considerably with increasing concentration of BWBW compared with the fluidization of coal. Likewise, the pressure drop through the bed, ΔP, decreased with increasing concentration of biomass in the bed. In the cofiring operations, coal and mixtures BWBW required smaller percentages of excess air in the reactor (99,7% a 65,2%) in comparison with the pure coal (108,4% a 107,5%) burning to obtaining the bed operating temperature. The burning of the mixture with higher amounts of biomass in the reactor feed had the lowest percentage of excess air (50.8%). It was also evidenced a decrease of SO2 generation in more than 90% for the flue gas generated in the coal with BWBW cofiring keeping emissions at acceptable levels in comparison with emission limits of current legislation CONAMA Nº 436, from 22/12/2011 and legislation SEMA Nº 016 of 2014.

Submitted by Isaías Mutombo Mafavisse (isaimutombo@yahoo.com.br) on 2018-07-20T10:15:20Z No. of bitstreams: 1 TESE_2018 ISAIAS MAFAVISSE.pdf: 5746929 bytes, checksum: f2429d8c5245df253586397aeecc0a09 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucimara Kurokawa Shinoda null (lucimaraks@sorocaba.unesp.br) on 2018-07-20T17:16:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mafavisse_im_dr_soro.pdf: 5746929 bytes, checksum: f2429d8c5245df253586397aeecc0a09 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-20T17:16:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mafavisse_im_dr_soro.pdf: 5746929 bytes, checksum: f2429d8c5245df253586397aeecc0a09 (MD5) Previous issue date: 2018-06-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A poluição do ar é considerada uma situação-tipo para o setor mineiro, apresentando aspectos clássicos de degradação do meio ambiente biótico e abiótico. O objetivo do trabalho é identificar áreas impactadas por material particulado da mineração do carvão e suas principais fontes emissoras em Moatize, propondo uma nova formulação de supressor de poeira de base vegetal como alternativa para reduzir a emissão de material particulado em mina a céu aberto. Através de metodologia cartográfica, buscou-se representar as áreas críticas contendo carga potencial poluidora, neste caso, partículas totais em suspensão (PTS) e material particulado respirável (MP10) procedentes do processo e logística da exploração do carvão. As variações na qualidade do ar em torno das áreas de mineração do carvão em Moatize foram avaliadas durante o período de 2015 em cinco locais e em duas estações do ano. Os dados de campo mostraram que as áreas mais impactadas pelas emissões difusas de partículas totais em suspensão (PTS) e material particulado com diâmetro 10 (MP10) devido à atividade de mineração do carvão em Moatize são Liberdade, Carbomoc, Minas Moatize e 25 de setembro. Este último é o mais impactado. Os dados revelaram ainda níveis de concentração de material particulado acima dos padrões estabelecidos no Regulamento de Normas de Qualidade Ambiental e Decreto de Emissão de Efluentes n° 67/2010 vigente em Moçambique. As concentrações de PTS atingiram 569 μg m-3 no mês mais crítico. As análises de elementos principais e de elementos maiores e traço no carvão bruto foram realizadas por Análise Elementar CHN e Espetroscopia de Emissão óptica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP OES). Na formulação básica do supressor de poeira foi examinado o supressor de extrato de Pinus e ácido γ-poliglutâmico (γ-PGA). A nova formulação contendo ácido γ-poliglutâmico resultou em supressor de poeira de base vegetal, biodegradável. A interface entre a matriz de carvão mineral e a película supressora foi examinada por microscopia confocal de varredura a laser. Na caracterização do supressor de poeira foram utilizadas técnicas de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia no infravermelho. O gênero Pinus é uma matéria-prima abundante, renovável e de baixo custo, que possui potencial químico para o desenvolvimento de novos produtos de alto valor agregado. Os resultados iniciais são promissores e representam não apenas uma vantagem ambiental, mas também um ganho importante para as comunidades localizadas nas imediações das minas de carvão. / Air pollution is considered a standard situation for the mining sector, presenting classic aspects of degradation of the biotic and abiotic environment. The objective of this work is to identify areas impacted by coal mining particulate matter and its main source sources in Moatize, proposing a new formulation of a dust suppressant which is plant base with an alternative to suppress the particulate matter in an open pit mine. By means of cartographic methodology, we intend to represent the critical areas with potential pollutant load, in this case, total suspended particulate (TSP) matter and respirable particulate matter (PM10) from the process and logistic of the coal exploitation. The variations in air quality around the coal mining areas at Moatize were assessed over the 2015 period at five sites and two seasons. The field data showed that the areas most impacted by the diffuse emissions of TSP matter and PM10 particulate due to the coal mining activity in Moatize are Liberdade, Carbomoc, Minas Moatize on September 25. The latter is the most impacted. The data also revealed a high concentration of particulate matter in these areas, with levels above the standards established in the Regulation of Environmental Quality Standards and Wastewater Emission Decree No. 67/2010 in force in Mozambique. The PTS concentrations reached 569 μg m-3 in the most critical month. The analyzes of major elements and major elements and trait in crude coal were performed by CHN elementary and inductively coupled plasma optical emission spectrometers (ICP OES). In the basic formulation of the dust suppressant the extract suppressor of Pinus and γ-polyglutamic acid (γ-PGA) was examined. The new formulation containing γ-polyglutamic acid resulted in a biodegradable plant-based dust suppressant. The interface between the charcoal matrix and the suppressor film was examined by a laser scanning confocal microscopy. In the characterization of the dust suppressor, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy techniques were used. The Pinus genus is an abundant, renewable and low-cost raw material that has chemical potential for the development of new products with high added value. The initial results are promising and represent not only an environmental advantage, but also a significant gain for communities located in the vicinity of coal mines.

A bacia hidrográfica do Rio Mãe Luzia está localizada dentro da bacia carbonífera catarinense, no sul do estado de Santa Catarina, em uma região muito impactada em termos ambientais, principalmente pela geração de Drenagem Ácida de Mina (DAM), o principal aspecto ambiental a ser considerado para o gerenciamento de recursos hídricos subterrâneos e superficiais. A indústria carbonífera, com a explotação do carvão mineral há mais de um século, contribuiu muito para a degradação da qualidade das águas superficiais da região. Ao contrário da poluição das águas superficiais, a poluição das águas subterrâneas é de difícil detecção, de difícil controle e ainda pode persistir por anos, décadas e até mesmo séculos. Nesse sentido, justifica-se a realização de estudos visando à proteção dos recursos hídricos subterrâneos e evitar a sua deterioração. O presente estudo tem como objetivo mapear a vulnerabilidade natural à contaminação dos aqüíferos e realizar a avaliação de risco de contaminação das águas subterrâneas nas áreas degradadas pela extração de carvão. Para o estudo da vulnerabilidade utilizou-se a metodologia GOD que consiste na combinação de três parâmetros físicos: o tipo de ocorrência do aqüífero, descrição da zona não saturada e profundidade do nível freático. Para a avaliação de risco, foram combinados mapas de vulnerabilidade e da cobertura do solo atual das áreas impactadas pela atividade carbonífera, que nos fornece a informação onde o rejeito e o estéril foram isolados cessando a oxidação da pirita, evitando a geração da DAM. O Mapa de Vulnerabilidade evidenciou as áreas mais suscetíveis para contaminação (localizadas ao norte da bacia, em uma região não degradada pela extração de carvão), enquanto que o Mapa de Risco mostrou regiões onde podem ser priorizados os trabalhos de pesquisa e recuperação das áreas degradadas devido ao risco elevado associado a estas áreas. / The Mãe Luzia river watershed is located inside the Santa Catarina coal basin in the southern of Santa Catarina state, a region very environmentally impacted mostly by the generation of Acid Mine Drainage (AMD), the main environmental aspects to be considered for the management of groundwater and surface water. The coal industry, with the exploitation of coal for more than a century, contributed much to the degradation of the quality of surface waters in the region. Unlike the surface water pollution, pollution of groundwater is difficult to detect, difficult to control and still may persist for years, decades and even centuries. In this sense, it justifies studies aimed the protection of groundwater resources and prevent deterioration. The present study aims to map the natural vulnerability of aquifers to contamination and perform a risk assessment of groundwater contamination in areas degraded by coal mining. The vulnerability was studied using the GOD methodology, which is the combination of three physical parameters: Groundwater occurrence, Overall litology of aquiperm or aquitard and Depth to groundwater table. For risk assessment were combined the vulnerability map and the current soil cover in the areas impacted by the coal industry, which give us the information where the waste/tailing were isolated, ceasing the oxidation of pyrite, avoiding AMD generation. The Vulnerability Map showed the area most susceptible to contamination (located north of the watershed, in a region not degraded by coal mining), while the Risk Map shows areas where works of search and recovery of degraded areas can be prioritized due to the high risk associated with these regions.

O solo é um compartimento ambiental altamente complexo e, em razão do crescimento populacional acelerado e da intensa atividade industrial e agrícola, tem sofrido com a contaminação de substâncias de origens diversas. Entre as principais atividades que contribuem para a perturbação da qualidade dos solos estão as atividades de geração de energia pela queima de combustíveis fósseis, como o carvão mineral. Dentre as substâncias presentes nos rejeitos do carvão queimado em usinas termelétricas estão compostos orgânicos e metais pesados que interagem com o material genético, produzindo mutações e acarretando prejuízos em nível de organismo (como as neoplasias), mas também em níveis maiores de organização biológica (como a perda de diversidade genética em populações). Estudos de avaliação do potencial mutagênico em amostras de solo são escassos, principalmente investigando a ação de mutágenos de origem inorgânica. Além disso, estudos de mutagênese em solos sob a influência de rejeitos de carvão têm sido pouco abordados na literatura. Desta forma, os objetivos deste trabalho foram: (i) testar um protocolo para avaliação de atividade mutagênica em extratos inorgânicos e orgânicos de solo; (ii) avaliar a presença e o perfil dos compostos mutagênicos em solos sob a influência de cinzas de carvão e (iii) investigar as rotas ambientais para dispersão dos compostos mutagênicos na área de estudo. Para atingir estes objetivos, processos de extração de compostos orgânicos e inorgânicos de solo foram testados quanto a sua eficiência em extrair da amostra compostos potencialmente mutagênicos frente a linhagem de Salmonella typhimurium que detecta erro no quadro de leitura (TA98). Os protocolos mais eficientes foram utilizados para os testes com diferentes amostras de solo sob a influência de rejeitos de carvão utilizando diversas linhagens, na ausência e presença de ativação metabólica (fração S9 mix). Os resultados de mutagênese associados aos resultados da caracterização química de compostos orgânicos e metais indicaram que os contaminantes presentes nas cinzas de carvão podem se dispersar com facilidade para áreas adjacentes. Essa abordagem de estudo permitiu relacionar a presença de determinadas classes de compostos com diferentes danos no DNA e inferir distintas rotas ambientais de dispersão para esses compostos. A realização deste trabalho ressalta a importância de estudos em matrizes ambientais complexas, em especial solos contaminados, que buscam integrar os dados de mutagênese e utilizá-los sob uma perspectiva ecológica. / Soil is a highly complex environmental compartment that has suffered contamination by substances from multiple sources mainly due to fast population growth and intense industrial and agricultural activity. Among the main activities that affect soil quality are power generation activities that use fossil fuels, such as mineral coal. Among the several compounds present in coal ashes that are employed in coal-fired power plants are substances that interact with the genetic material, causing mutations and/or damage at the individual level (like neoplasias) but also at higher levels of biological organization (like loss of genetic diversity in populations). There are few studies on the mutagenic potential of soil samples, especially those that investigate the action of mutagens from inorganic sources. Moreover, studies of mutagenesis in soils under the influence of coal-fired power plants have rarely been reported in literature. Thus, this work aimed at: (i) testing a protocol for the evaluation of mutagenic activity in inorganic and organic extracts from soil samples; (ii) evaluating the presence and the profile of mutagenic compounds in soils under the influence of coal ashes and (iii) investigating environmental routes of dispersion of mutagenic compounds in the study area. In order to achieve these aims, extraction processes for inorganic and organic compounds were tested concerning their efficiency to extract compounds potentially mutagenic to the specific Salmonella typhimurium strain that detects frameshift mutagens (TA98). The most efficient protocols were further utilized for the tests with different soil samples under the influence of coal-fired power plant using several strains, in absence and presence of metabolic activation (S9 mix fraction). Mutagenesis results associated with the chemical characterization of the organic compounds and metals indicated that contaminants present in coal ashes can be easily dispersed to adjacent areas. This approach allowed relating the presence of certain classes of compounds to specific damages in DNA and inferring distinct dispersion routes for these compounds. This work highlights the importance of studies concerning complex environmental matrices, specially contaminated soils, which seek the integration of mutagenesis data and their use from an ecological perspective.