Orientadores: Ricardo Lima Isaac, Marli de Fatima Fiore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-10T01:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agujaro_LiviaFernanda_D.pdf: 8426074 bytes, checksum: 8e36c9f4c6c51501d00f8d43de2d0d37 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Florações de cianobactérias potencialmente tóxicas têm sido detectadas em vários reservatórios no Estado de São Paulo, muitos deles com intenso uso recreacional, como o reservatório Salto Grande (Americana, SP). Poucos estudos no Brasil enfocam aspectos de balneabilidade e saúde pública por exposição a estes organismos em corpos d'água interiores. Planos de monitoramento para a avaliação dos riscos associados são inexistentes. Diante dos potenciais problemas de saúde pública, foi desenvolvido um estudo com o objetivo de: efetuar um levantamento qualitativo e quantitativo das cianobactérias, associar os fatores ambientais condicionantes de sua ocorrência, avaliar o potencial toxicológico destas águas e utilizar abordagens moleculares inéditas para o local estudado e ainda pouco empregadas no País. As coletas foram mensais, no período de abril de 2005 a fevereiro de 2006, nas margens e sempre aos domingos. Realizaram-se a contagem e a identificação de organismos e células de cianobactérias, contagem das principais classes fitoplanctônicas, determinação de clorofila a, avaliação de microcistinas pelo método ELISA e microcistina-LR por CLAE e determinação de parâmetros fisicos e químicos. Paralelamente isolaram-se treze linhagens em culturas uniespecíficas para o aprofundamento dos estudos taxonômicos por meio do seqüenciamento do gene rDNA 16S. Linhagens de cianobactérias e amostras ambientais foram submetidas à detecção do gene mycA por PCR e foi verificada a distribuição dos genes NRPS e PKS nos isolados...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Potentially toxic cyanobacteria blooms have been detected in several water reservoirs' with intense recreational use such as in Salto Grande Reservoir, Sao Paulo State, Brazil. Very few studies in this country focus on the related public health aspects. There are no monitoring plans developed by public authorities to evaluate the associated risks. A qualitative and quantitative cyanobacteria research was carried out at the recreational area of the reservoir, connected to the environmental factors which regulate its occurrence in order to evaluate the toxicological potential of these waters, using molecular approaches that have just recently been used in Brazil. The results obtained led to a Cyanobacteria Monitoring Plan for freshwater ecosystems in Sao Paulo State aiming to allow the safe recreational use of these water bodies. It was taken eleven monthly samples during the wet and dry seasons from April 2005 to February 2006 at Namorados Beach and at Iate Clube de Americana, on Sundays, when intense recreational use occurs. The following environmental variables were analyzed: water temperature, precipitation, water flow into the reservoir, Secchi depth, pH, total phosphorus and nitrogen levels, in addition to 'numbering and identifying organisms and cyanobacteria cells, main phytoplankton Classes, chlorophyll-a, besides microcystins assessment by ELISA method and microcystin-LR by HPLC-MS. Simultaneously, thirteen strains were isolated in uni-specific cultures in order to deepen the taxonomic studies through sequencing of rDNA 16S gene. To evaluate the toxigenic potential, the strains of cyanobacterias and the environmental samples were tested to detect mycA by PCR and it was investigated the distribution of NRPS and PKS genes in the isolated strains ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Saneamento e Ambiente / Doutor em Engenharia Civil

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-06-17T15:46:02Z No. of bitstreams: 1 Helton Soriano Bezerra de Oliveira.pdf: 608876 bytes, checksum: b11ad3adcdbf097206eeabe19459bed4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T15:46:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Helton Soriano Bezerra de Oliveira.pdf: 608876 bytes, checksum: b11ad3adcdbf097206eeabe19459bed4 (MD5) Previous issue date: 2012-06-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Some laboratory studies had shown that microcystins exert allelopathic effects on organisms of the aquatic biota. However, the experimental designs rarely test concentrations found in natural environments (above 10 μg.L-1), which makes uncertain the action of microcystins as allelopathic compounds. Our study aimed to evaluate the effects of microcystins in concentrations usually found in natural conditions on the growth of strains of green microalgae (Monoraphidium convolutum and Scenedesmus acuminatus). For this purpose mixed cultures containing cyanobacteria and green algae were analyzed. Cultures of microalgae with the addition of crude extracts of cyanobacteria microcystin-producing and non-microcystin-producing were also performed. Two non-clonal axenic strains of cyanobacteria were used: Microcystis aeruginosa (microcystin-producing – MC+) and Microcystis panniformis (non-producer-producing – MC-). The experiments were conducted under controlled laboratory conditions (Erlenmeyers with a capacity of 1000 mL, with 600 mL of final volume of culture in BG11 medium at pH 7.4, temperature 24 ± 1 ° C, photoperiod 14h: 10h (light:dark), 40 μmol.m-2.s-1 light intensity). It was observed that in mixed cultures, both green microalgae and cyanobacteria had their growth reduced, which was observed when analyzing variations in specific growth rate. The microcystin production by M. aeruginosa (MC +) increased when it was in cultured together with M. convolutum. However when cultured with S. acuminatus the production did not change. The growth of green microalgae has not changed in treatments with addition of crude cell extracts of M. aeruginosa (MC +) containing 5μg.L-1 and 10μg.L-1 of total microcystins. Similarly, for the treatments with addition of crude cell extracts of M. panniformis (MC-) the growth of these green microalgae did not change. Our results do not support of the allelopathic function of microcystins, at least in the growth of these green microalgae. / Alguns estudos em laboratório mostram que as microcistinas exercem efeitos alelopáticos sobre organismos da biota aquática. No entanto, os desenhos experimentais testam concentrações dificilmente encontradas nos ambientes naturais (acima 10 μg.L-1), o que torna imprecisa a afirmação das microcistinas atuarem como compostos alelopáticos. Nosso estudo teve por objetivo avaliar os efeitos das microcistinas, em concentrações usualmente encontradas em condições naturais, sobre o crescimento de linhagens de microalgas verdes (Monoraphidium convolutum e Scenedesmus acuminatus). Para tanto foram realizados cultivos mistos, entre cianobactérias e microalgas verdes e cultivos dessas microalgas verdes com adição de extratos brutos de cianobactérias produtoras e não-produtoras de microcistinas. Foram utilizadas duas linhagens clonais não-axênicas de cianobactérias: Microcystis aeruginosa (produtora de microcistinas – MC+) e Microcystis panniformis (não-produtora – MC-). Os experimentos foram desenvolvidos sob condições controladas em laboratório (erlenmeyers com capacidade 1000 mL, com 600 mL de volume final de cultura, em meio BG11, pH 7,4 temperatura 24 ± 1°C, 14h:10h fotoperíodo (claro:escura), 40μmol.m-2.s-1 de intensidade luminosa). Foi observado que em cultivos mistos, tanto as microalgas verdes quanto as cianobactérias apresentam redução de crescimento atribuída a alterações na taxa de crescimento específico. M. aeruginosa (MC+) teve a produção de microcistinas elevada no cultivo com M. convolutum, no entanto, com S. acuminatus a produção não foi alterada. O crescimento das microalgas verdes não foi alterado nos tratamentos com adição de extrato brutos de células de M. aeruginosa (MC+) contendo 5μg.L-1 e 10μg.L-1 de microcistinas totais. Igualmente, para os tratamentos com extratos de M. panniformis (MC-) o crescimento dessas microalgas verdes não foi alterado. Os nossos resultados não suportam a função alelopática das microcistinas, pelo menos sobre o crescimento dessas microalgas verdes.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-07-01T16:02:41Z No. of bitstreams: 1 Patricia Campos de Arruda Queiroz.pdf: 2300934 bytes, checksum: df79f96cfbf706f359cb9f1fee56ea9f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T16:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Campos de Arruda Queiroz.pdf: 2300934 bytes, checksum: df79f96cfbf706f359cb9f1fee56ea9f (MD5) Previous issue date: 2015-07-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Northeast of Brazil reservoirs have a high degree of eutrophication, due to its multiple uses, and are characterized by high concentrations of phosphorus and nitrogen, low transparency and low annual amplitude of temperature. In this scenario, blooms of cyanobacteria are constant and are characterized mainly by high densities of Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya & Subba Raju and Planktothrix agardhii Komárek, recognized by algae produce toxic substances that can cause serious liver disorders. The objective of this study was to determine the environmental factors (hydrological and climatological) controlling the populations of these two species in reservoirs located in the northeast of Brazil, through the identification of morphological variations, morphometric and biomass of populations in annual, spatial and vertical scale. The research was based on Diel and bimonthly collection held with van Dorn bottle, at various points (littoral and limnetic region) of Carpina reservoir (Pernambuco state) and Acauã (State of Paraíba). Samples were collected at three depths in accordance with the penetration of light: 100% brightness, 50% and maximum depth, followed by the rainfall cycle of the regions, so are characterized with distinction variations of the two populations in an annual cycle . The biological variables (morphology, density, biovolume and biomass) were correlated with environmental variables (air temperature, precipitation, dissolved oxygen, water temperature, turbidity, pH and nutrients: nitrite, nitrate, total phosphorus and dissolved orthophosphate). The research resulted in the development of two articles. In the first (Manuscript I) evaluates the co-occurrence of the two species face the environmental characteristics, especially in relation to individual environmental performance, including morphological and biomass in response to environmental conditions. The second article (MS II) was made a correlation between environmental factors and biomass and the morphology of P. agardhii Acauã the reservoir (Paraiba), in order to determine the factors controlling the variations Diel species. This study is expected to contribute to the knowledge of cyanobacterial ecology occurring in the Northeast supply reservoirs and characterize the species mentioned as descriptors, able to identify the environmental quality of supply reservoirs in the semi-arid northeast. / Os reservatórios do nordeste do Brasil apresentam alto grau de eutrofização, decorrente de seus múltiplos usos, e são caracterizados por alta concentração de fósforo e nitrogênio, baixa transparência e baixa amplitude anual da temperatura. Neste cenário, florescimentos de cianobactérias são constantes e se caracterizam, principalmente, por altas densidades de Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya & Subba Raju e Planktothrix agardhii Komárek, algas reconhecidas por produzirem substâncias tóxicas capazes de causar sérios distúrbios hepáticos. O objetivo do presente trabalho foi determinar os fatores ambientais (hidrológicos e climatológicos) controladores das populações dessas duas espécies em reservatórios localizados na região nordeste do Brasil, através da identificação das variações morfológicas, morfométricas e biomassa das populações em escala anual, espacial e vertical. A pesquisa esteve baseada em coletas nictemerais e bimensais, realizadas com garrafa de van Dorn, em diversos pontos (região litorânea e limnética) do reservatório de Carpina (estado de Pernambuco) e Acauã (estado da Paraíba). As coletas foram realizadas em três profundidades de acordo com a penetração da luz: 100% luminosidade, 50% e profundidade máxima, seguindo-se o ciclo pluviométrico das regiões, de modo que se caracterizem com distinção as variações das duas populações em um ciclo anual. As variáveis biológicas (morfometria, densidade, biovolume e biomassa) foram correlacionadas com as variáveis ambientais (temperatura do ar, precipitação pluviométrica, oxigênio dissolvido, temperatura da água, turbidez, pH e nutrientes: nitrito, nitrato, fósforo total dissolvido e ortofosfato). A pesquisa resultou na elaboração de dois artigos. No primeiro (Manuscrito I) avalia a co-ocorrência das duas espécies face as características ambientais, especialmente em relação ao desempenho ecológico individual, incluindo características morfológicas e biomassa em resposta às condições ambientais. O segundo artigo (Manuscrito II) foi feita uma correlação entre os fatores ambientais e a biomassa e a morfologia de P. agardhii no reservatório de Acauã (Paraíba), com a finalidade de determinar os fatores que controlam as variações nictemerais da espécie. Com este estudo espera-se contribuir para o conhecimento da ecologia de cianobactérias que ocorrem em reservatórios de abastecimento da região nordeste e caracterizar as citadas espécies como descritores, capazes de identificar a qualidade ambiental de reservatórios de abastecimento do semiárido nordestino.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2008. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-24T18:24:35Z No. of bitstreams: 1 dissertao adriana g. da silva manetti.pdf: 1054062 bytes, checksum: 8f119be2315bd51138a8df7fa8a60218 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-12-01T16:55:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertao adriana g. da silva manetti.pdf: 1054062 bytes, checksum: 8f119be2315bd51138a8df7fa8a60218 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-01T16:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertao adriana g. da silva manetti.pdf: 1054062 bytes, checksum: 8f119be2315bd51138a8df7fa8a60218 (MD5) Previous issue date: 2008 / Nesta dissertação procurou-se demonstrar o potencial de reúso da água residuária resultante do tratamento do efluente do processamento de pescado. Para isso utilizou-se a cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli como tratamento secundário associado ao uso de coagulantes. Os dados experimentais geraram três artigos: Artigo 1 “Aplicação de coagulantes no pré-tratamento do efluente da pesca utilizando um planejamento fatorial”; Artigo 2 “Separação da biomassa do efluente da indústria da pesca tratado com cianobactéria”; Artigo 3 “Avaliação do processo de tratamento de efluente da indústria da pesca por Aphanothece microscopica Nägeli, associado ao uso de coagulantes – possibilidade de reúso da água residuária”. O primeiro artigo “Aplicação de coagulantes no pré-tratamento de efluente da pesca utilizando um planejamento experimental”, teve como objetivo avaliar o efeito dos coagulantes cloreto férrico e sulfato de alumínio na remoção de matéria orgânica como demanda química de oxigênio (DQO), turbidez e sólidos no efluente da pesca. Realizou-se um planejamento experimental misto (32 x 2), com os fatores: coagulantes (cloreto férrico e sulfato de alumínio); concentração de coagulante (50, 300 e 550 mg L-1); pH (6,0; 7,0 e 8,0). Foram consideradas como resposta a concentração de sólidos fixos (SF), sólidos voláteis (SV) e totais (ST), sólidos suspensos (SS), demanda química de oxigênio (DQO) e turbidez. As variáveis estudadas foram significativas para todas respostas, com exceção dos (SV). A melhor condição avaliada foi atribuída ao coagulante cloreto férrico na concentração de 550 mg L-1 em pH 8,0. No segundo artigo “Separação da biomassa do efluente da indústria da pesca tratado com cianobactéria”, teve-se por objetivo avaliar o tratamento biológico e efeito dos coagulantes cloreto férrico e sulfato de alumínio na separação da biomassa de Aphanothece microscópica Nägeli gerada no tratamento do efluente da indústria de pesca. Foram realizados experimentos com a Aphanothece em reator descontínuo com inóculos de 200 mg/L, aeração constante, temperatura de 30 ºC, ausência de luminosidade, pH e razão C/N ajustados a 7,8 e 20, respectivamente, e tempo de detenção hidráulica de 30 horas. Para avaliação do uso de agentes coagulantes visando a melhor condição de separação da biomassa foram feitos ensaios em Jar-Test, com agitação rápida de 110 rpm durante 30 segundos, seguida de etapa lenta com velocidade de 50 rpm durante 10 segundos e tempo de sedimentação de 15 minutos. Realizou-se um planejamento experimental fatorial misto com dois e três níveis (32 x 2), com os fatores: tipo de coagulante (cloreto férrico e sulfato de alumínio), concentração do coagulante (50; 300; 550 mg L-1) e pH (6,0; 7,0; 8,0). Considerou-se como resposta a concentração de sólidos fixos (SF), sólidos voláteis (SV) e totais (ST), sólidos suspensos (SS), demanda química de oxigênio (DQO) e turbidez. Os resultados indicaram remoções de até 85% na DQO, 93% SS, 55% ST, 59% SF e 76% SV com o uso dos agentes coagulantes. A melhor condição avaliada foi o experimento utilizando cloreto férrico na concentração de 300 mg L-1 e pH 7,0, uma vez que os percentuais de remoções dos parâmetros em estudo não diferiram significativamente das máximas eficiências de remoção (p£5%). No terceiro artigo “Avaliação do processo de tratamento de efluente da indústria da pesca por Aphanothece microscopica Nägeli, associado ao uso de coagulantes – possibilidade de reúso da água residuária”, teve por objetivo avaliar a possibilidade de reúso da água residuária oriunda do tratamento biológico associado ao uso de coagulante. A água residuária foi avaliada, visando seu reúso em sistemas de refrigeração, tendo como base a remoção dos parâmetros descritos na Resolução CONAMA nº 357 de 17/03/2005 para águas da Classe 4, usos menos exigentes. Os resultados indicaram a possibilidade de reúso em sistemas de refrigeração com importante eficiência no que se refere a eficiência de remoção de amônia (84%), ST (66%), SS (83%), DQO (99%), turbidez (87%), fósforo (99%). Pôde-se verificar que a qualidade da água atingida está próxima daquela requerida pela legislação para reúso neste tipo de sistema e que o efluente da indústria de pesca tem grande potencial para ser reutilizado em sistemas de refrigeração visto que suas características são bastantes próximas das requeridas pela legislação. / This dissertation aimed at demonstrating the potential of the reuse of the waste water resulting from the treatment of the effluent from fish processing. For this, the cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli was used as secondary treatment associated to the use of coagulants. The experimental data generated three Paperss: Paper 1, “Application of coagulants in the daily pre-treatment of the fish effluent using factorial design”; Paper 2 "Separation of the biomass effluent from the fish industry treated with cyanobacteria"; Paper 3 "Evaluation of the process of treatment of fish effluent by Aphanothece microscopica Nägeli associated to the use of coagulants - possibility of reuse of the waste water". The first Paper "Application of coagulants in the daily pre-treatment of the fish effluent using factorial design ", had as objective to evaluate the effect of the coagulants ferric chloride and aluminum sulphate in the removal of organic substance such as chemical oxygen demand (COD), turbidity and solids in the fish effluent. A mixed experimental design (32 x 2) was carried out, with the factors: coagulants (ferric chloride and aluminum sulphate); coagulante concentration (50, 300 and 550 mg L-1); pH (6.0; 7.0 and 8.0). The concentration of fixed solids (FS), volatile solids (VS) total solids (TS), suspended solids (SS), chemical oxygen demand (COD) and turbidity were considered as responses. The studied variables were significant for all responses, with the exception of (VS). The best evaluated condition was attributed to ferric chloride coagulant in the concentration of 550 mg/ L in pH 8.0. In the second Paper "Separation of the biomass effluent from the fish industry treated with cyanobacteria", the objective was to evaluate the biological treatment and effect of the coagulants ferric chloride and aluminum sulphate in the separation of the biomass of Aphanothece microscopical Nägeli generated in the treatment of the fish industry effluent. The experiments with the Aphanothece were carried out in a batch reactor with 200 mg/L of inoculum, constant aeration, temperature 30 ºC, absence of luminosity, pH and ratio adjusted at C/N 7.8 and 20, respectively, and hydraulical detention time of 30 hours. For evaluation of the use of coagulant agents aiming at the best condition of separation of the biomass, assays were done in Jar-Test, with fast agitation of 110 rpm during 30 seconds, followed by slow stage at a speed of 50 rpm during 10 seconds and sedimentation time of 15 minutes. A mixed fatorial experimental design with two and three levels (32 x 2) was carried out, with the factors: type of coagulant (ferric chloride and aluminum sulphate), concentration of the coagulant (50; 300 and 550 mg L-1) and pH (6.0; 7.0; 8.0). The concentration of fixed solids (FS), volatile solids (VS), total solids (TS), suspended solids (SS), chemical oxygen demand (COD) and turbidity were considered as response. The results indicated removals of up to 85% in COD, 93% SS, 55% TS, 59% FS and 76% VS with the use of the coagulant agents. The best evaluated condition was the experiment using ferric 3 chloride in the concentration of 300 mg L-1 and pH 7.0, since the percentages of removal of the parameters in study did not differed significantly from the maximum efficiencies of removal (p£5%). In the third Paper "Evaluation of the process of treatment of fish effluent by Aphanothece microscopica Nägeli associated to the use of coagulants - possibility of reuse of the waste water", the objective was to evaluate the possibility of the reuse of the waste water derived from the biological treatment associated to the coagulant use. The waste water was evaluated, aiming at its reuse in refrigeration systems, based on the removal of the parameters described in the CONAMA Resolution nº 357 of 17/03/2005 for Class 4 waters, less demanding uses. The results indicated the possibility of reuse in refrigeration systems with important efficiency as referred to the efficiency of ammonia removal (84%), TS (66%), SS (83%), COD (100%), turbidity (87%), Phosphorus (99%). It could be verified that the quality of the water attained is next to that required by the legislation for reuses in this type of system and that the fish industry effluent has great potential to be reused in refrigeration systems since its characteristics are quite close to those required by the legislation.

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:46:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scoparo_CarlosHenriqueGimenes_M.pdf: 8721395 bytes, checksum: f551ca0f4783c7c7d5825095f8583c89 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao desenvolvimento da tecnologia de sequestro de dióxido de carbono através do cultivo de microrganismos unicelulares fotossintetizantes (microalgas e cianobactérias). O aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera terrestre, principalmente CO2 formado na queima de combustíveis fósseis, e os temores relativos ao impacto do aquecimento global sobre o equilíbrio climático do planeta têm levado ao desenvolvimento de tecnologias que promovam o sequestro do CO2 emitido e a substituição de combustíveis fósseis por fontes sustentáveis e mais limpas como os biocombustíveis. As microalgas podem ser usadas simultaneamente para promover o sequestro de CO2 durante o crescimento fotossintético e ser a matéria-prima de diversos biocombustíveis, principalmente biodiesel e biogás. Neste sentido, este trabalho objetivou (1) quantificar as taxas de sequestro de CO2 nas fases líquida e gasosa durante o cultivo fotossintético da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em fotobiorreator tubular de coluna de bolhas usando como meio de cultura efluente líquido da indústria petroquímica enriquecido com sais; (2) determinar quanto do CO2 sequestrado é efetivamente fixado na biomassa das microalgas; (3) quantificar o impacto do fotoperíodo de 12 horas de luminosidade sobre o desempenho do sistema de cultivo; (4) discutir a viabilidade energética e ambiental do processo. Os resultados experimentais demonstraram equivalência entre as taxas de sequestro de CO2 medidas nas fases líquida e gasosa do sistema, atingindo uma taxa máxima de sequestro de CO2 de 18,7 ± 0,5 mg/L/min em 96 horas de cultivo em batelada sob luminosidade constante. A operação em fotoperíodo de 12 horas de luminosidade levou a uma diminuição de 78% do total de CO2 sequestrado pelo sistema. O balanço parcial das rotas de conversão de carbono demonstrou que aproximadamente apenas 3% do CO2 sequestrado pelo sistema é efetivamente fixado na biomassa formada e que rotas biológicas de fixação de carbono, como a excreção de biopolímeros e liberação de compostos orgânicos voláteis, são predominantes durante o cultivo em detrimento de rotas físico-químicas. A análise de viabilidade energético-ambiental do processo em escala industrial demonstrou que o sistema é capaz de produzir mais energia do que consome durante o processo produtivo / Abstract: This work is a contribution to the development of the technology of carbon dioxide biofixation through the cultivation of unicellular photosynthesizing microorganisms (microalgae and cyanobacteria). The increase of greenhouse gases concentration in the earth atmosphere, mainly CO2 released through the burning of fossil fuels, and the worries about the impact of global warming on the planetary climate equilibrium has taken to the development of CO2 sequestration technologies and the replacement of fossil fuels for cleaner and sustainable fuels such as biofuels. Microalgae can be used simultaneously to promote CO2 sequestration during its photosynthetic growth and be a source of various types of biofuels, mainly biodiesel and biogas. In this regard, this work aimed to (1) quantify CO2 sequestration rates in both liquid and gaseous phases during the photosynthetic cultivation of the cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli in bubble column photobioreactor using supplemented refinery wastewater as culture medium; (2) determine the percentage of carbon dioxide sequestered that is effectively fixed as microalgal biomass; (3) quantify the impact of intermittent illumination (light cycle of 12 hours) on the culture performance; (4) discuss the energetic and environmental viability of the process. The experimental results showed equivalence between CO2 sequestration rates measured on liquid and gaseous phases of the system. Maximum CO2 sequestration rates of 18.7 ± 0.5 mg/L/min were achieved at 96 hours of cultivation during the continuous illumination experiment. The cultivation in intermittent light regime resulted in a loss of 78% on the CO2 sequestration capacity. The partial balance of the carbon conversion routes showed that only a small fraction (about 3%) of the sequestered CO2 was effectively fixed as microalgae biomass. Additionally, biological conversion routes, as the excretion of biopolymers and the release of volatile organic compounds, seemed to be predominant in the bioreactor rather than physicochemical routes. The energetic and environmental viability analysis of the industrial process showed that the system is able to produce more energy than the amount that is consumed during the production process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Aparecido dos Reis Coutinho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T03:24:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlbuquerqueJunior_EdenCavalcantide_D.pdf: 5506754 bytes, checksum: 149084e24491605061535d97418d544f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: As microcistinas, hepatotoxinas, são os principais agentes tóxicos produzidos pelas cianobactérias. Essas toxinas vêm despertando atenções em razão do aumento do número de registros de florações tóxicas de cianobactérias em reservatórios destinados ao abastecimento público; da descoberta de novas toxinas e dos riscos associados a elas e do aumento de intoxicação aguda e crônica, tanto em animais como em seres humanos. A eficiência na remoção destas toxinas de água por carvão ativado depende de algumas características físico-químicas deste adsorvente, além da matéria-prima utilizada na sua obtenção. Neste trabalho, materiais como casca de macadâmia, endocarpo do coco seco e mesocarpo do coco verde da baía, bagaço de cana-de-açúcar e resíduo de madeira de pinus foram selecionados para obtenção de carvões ativados com potencial aplicação na remoção de microcistina de água potável. Os carvões ativados obtidos da madeira de pinus e bagaço de cana-de-açúcar apresentaram melhores estruturas porosas com ASEBET e Vmesoporos de 1586 e 1222 m2/g e 0,39 e 1,05 cm3/g, respectivamente. A partir de uma investigação da cinética e equilíbrio de adsorção da [D-Leucinal]MCYST-LR por estes dois carvões ativados pulverizados foi possível estimar uma remoção desta toxina acima de 98% em 10 minutos de contato, além de ter sido observada adsorção em monocamada desta toxina, com qm e KL de 161 e 200 J.lg/mg e 1,23 e 2,33 L/mg, respectivamente, estimados a partir do modelo linearizado de Langmuir. A adsorção daquela toxina em processo contínuo foi estudada em leitos fixos dos carvões ativados do endocarpo do coco seco e bagaço de canade-açúcar juntamente com dois carvões ativados amostrados de estações de tratamento de água de dois centros de hemodiálise brasileiros. Após a exaustão de cada leito, o que aconteceu entre 132 e 320 min, foi observado adsorção daquela toxina entre 0,05 J.lg/mg e 5,43 J.lg/mg. / Abstract: Microcystins, hepatotoxins, are the main toxic agents produced by cyanobacteria. A sharp increase in the number of cyanobacteria toxic blooms in drinking water reservoirs, the discovery of news variants of microcystins and the risks associated with them, and the increase of acute and chronic poisoning in animaIs and humans, has drew public attention to cyanobacteria toxins. The removal efficient of these toxins from water by activated carbon depends on physical chemical characteristics of this adsorbent and on the starting material used to prepare the activated carbono ln this work, macadamia nut shell, coconut shell, unripe coconut mesocarp, sugar cane bagasse and pinus wood waste were used to prepare activated carbon with potential application for removing microcystins. The activated carbons from pinus wood and sugar cane bagasse had the porous structures with highest Surface area and volume of mesopore of 1586 and 1222 m2/g and 0.39 and 1.05 cm3/g, respectively. These activated carbons were used to remove [D-LeucineJ]MCYSTLR from water. After 10 minutes of contact time, more than 98%of toxin was removed 19y the activated carbons. The microcystin adsorption monolayer, qm, in the activated carbons recovered 200 and 161 flg/mg, with the Langmuir adsorption constant, KL, of 2.33 and 1.23L/mg. Adsorption of [D-LeucineJ]MCYST-LR in continuos process was studied for a fixed-bed activated carbon prepared from coconut shell and sugar cane bagasse and for t~o comercial activated carbons samples from treatment water plants of two Brazilian hemodialysis centers. Saturation of the beds occurred after 132 to 320 min, and the adsorption capacity for that toxin varied from 0.05 flg/mg to 5.43 flg/mg. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:23:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lacerda_LucyMaraCaciaFerreira_M.pdf: 4339763 bytes, checksum: 538c53654b5f26c26c4f42004af66dc6 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O aquecimento global é um dos mais sérios problemas ambientais da atualidade, gerando uma crescente preocupação com o meio ambiente. Dentre as possíveis formas de redução da concentração de dióxido de carbono, um dos causadores desse fenômeno, está a fixação biológica de CO2 podendo ocorrer em fotobiorreatores alimentados com culturas de cianobactérias. Nesse sentido, através de uma colaboração com a refinaria de Paulínia, o estudo teve por objetivos avaliar o potencial dos efluentes líquidos da indústria petroquímica como meio de cultivo da cianobactéria Aphanothece microscópica Nägeli e determinar modelos de crescimento celular e consumo de dióxido de carbono. Os testes envolveram diferentes diluições do efluente líquido em água destilada (0, 25, 50, 75 e 100%) e diferentes suplementações de sais de BGN no efluente líquido (0, 25, 50, 75 e 100%), visando avaliar o crescimento celular do microorganismo. Os resultados demonstraram que a limitação de nutrientes no efluente afetava significativamente os resultados de aumento celular necessitando da adição de 25% sais. Esses dados também foram analisados em função de modelos de crescimento (Gompertz, Gompertz Modificado, Logístico, Morgan, Baranyi) sendo o melhor ajuste encontrado com o modelo Gompertz Modificado. Também foram simulados valores de produtividade em função de cultivo em regime contínuo revelando máxima produtividade aproximada de 1,41kgbiomassa/Lreator em 1000h de operação com uma fixação de 2,61kgCO2/Lreator. O consumo de dióxido de carbono foi avaliado em experimentos realizados apenas com meio BGN e tiveram como finalidade avaliar parâmetros como taxa máxima de consumo de CO2, constante de saturação da biomassa e constante de inibição, sendo aplicados modelos de consumo de substrato (Webb, Aiva, Yano & Koga, Andrews, Chen e Ierusalinsky) para analisar os resultados e definir a condição de melhor concentração de biomassa para promover uma elevada fixação biológica de CO2. O modelo de Andrews foi escolhido para representar esse processo de consumo de CO2 pela facilidade no uso e significado físico de seus parâmetros indicando a possibilidade de se obter 3,00gbiomassa.L-1.h-1 e máxima taxa de retenção de CO2 na forma de biomassa de 2,67gCO2.L-1.h-1 mostrando a potencialidade de uso desse sistema em processos de fixação biológica de dióxido de carbono. / Abstract: Actually, global warming is one of the most serious environmental problems in the planet, because of it, the concerns with the environment have increased. Among the possible ways to reduce atmospheric carbon dioxide concentrations, one of the responsible for this phenomenon, is the biological fixation of CO2, which can occur in photobioreactor feed with cyanobacteria cultures. Accordingly, through collaboration with Paulinia's refinery, this study had the objective to evaluate the petroleum industry wastewater as a culture medium to cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli and to determine growth and CO2 consumption models. The tests involved different dilutions of wastewater in ditilled water (0, 25, 50, 75 e 100%) e different supplementation of salts of BGN (0, 25, 50, 75 e 100%), to evaluate the development of the microorganism. The results showed that the nutrients limitation in the wastewater significantly affected cell growth requiring addition of 25% salts. These data were also analyzed in terms of growth models (Gompertz, modified Gompertz, Logistic, Morgan, Baranyi) and de better fit was found with the modified Gompertz model. Continuous cultivations was simulated and revealed a maximum productivity about of 1.41 kgbiomass / Lreactor at 1000h of operation with a setting of 2.61 kgCO2/Lreactor. The consumption of carbon dioxide was evaluated in experiments realized with BGN and have the objective of measure parameters such as maximum rate of CO2 consumption, biomass saturation constant and inhibition constant, been applied substrate consumption models (Webb, Aiva, Yano & Koga, Andrews, Chen and Ierusalinsky) to analyze the results and define the position of better concentration of biomass to promote a high biological fixation of CO2. The model of Andrews was chosen to represent this process of consumption of CO2 by the ease of use and physical meaning of its parameters indicating the possibility of obtaining 3.00 gbiomass.L-1.h-1 and the retention rate of 2.67 gCO2.L-1.h-1 showing the potential use of this system in processes of biological fixation of carbon dioxide. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Reservatórios são sistemas aquáticos artificiais que reúnem propriedades semelhantes a rios e lagos, ou seja, eles possuem características dinâmicas horizontais de rios e verticais dos lagos. Devido a estas propriedades, muitos fatores são responsáveis pela distribuição e composição do fitoplâncton tais como: estabilidade da coluna de água, tempo de detenção hidráulico, operação da barragem, disponibilidade de nutrientes, RSFA (radiação solar fotossinteticamente ativa), temperatura. Nos últimos anos, devido às ações antrópicas, os reservatórios estão em processo de eutrofização, que contribui para o florescimento de Cianobactérias, que podem trazer problemas em mananciais e comprometer a saúde da população, pois estes organismos podem produzir toxinas extremamente agressivas. Com isso, torna-se importante o estudo da comunidade fitoplanctônica, no Reservatório de Itupararanga, pois ele é utilizado para recreação, irrigação, abastecimento público dos municípios de Votorantim e Sorocaba e geração de energia elétrica. O objetivo principal desta pesquisa é estudar a variabilidade temporal (variação sazonal, diária e nictemeral) e a heterogeniedade espacial (variação hotizontal e diferentes profundidades) e da comunidade fitoplanctônica e avaliar o potencial tóxico de espécies de Cianobactérias predominantes neste reservatório. Para atingir este objetivo foram realizadas coletas em dois pontos (próximo a barragem e na cabeceira), na estação chuvosa (fevereiro 2011) e seca (julho 2011), com amostragem de 4 em 4 horas, em 10 dias consecutivos e em diferentes profundidades da coluna de água. Foi realizada a caracterização da comunidade quanto a sua estrutura (biomassa e diversidade) e a análise de cianotoxinas (microcistina, cilindrospermopsina e saxitoxina) pelo método ELISA. Para relacionar com as variáveis biológicas foram analisadas variáveis hidrometeorológicas e abióticas. Durante o período estudado, o reservatório de Itupararanga pode ser classificado como polimítico, apresentando estratificação térmica no período chuvoso e circulação da coluna de água no período seco. No período estudado não foram observadas variações da estrutura da comunidade fitoplanctônica nas escalas diária e nictemeral, somente foi observada variação sazonal. A média da densidade fitoplanctônica total foi de 41,86x103 ind.mL-1, na estação chuvosa e 39,31x103 ind.mL-1, na seca. Foi observada alternância de dominância de duas esécies fitoplânctônicas, no período chuvoso houve dominância da Chlorophyceae Monoraphidium contortum, e no seco, da Cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii. Ocorreram altas relações entre nutrientes totais (NT:PT) e dissolvidos (NID:PTD), nos dois período estudados, observando-se assim que não houve limitação de nitrogênio. Não foram detectadas a presença de microcistina e cilindrospermopsina e as concentrações de saxitoxina estiveram abaixo do limite permitido pela Portaria MS n°2.914/2011 (3μg.L-1). Portanto, torna-se essencial a realização de um plano de manejo sustentável na bacia hidrográfica do Sorocaba e Médio Tietê, visando o monitoramento de ocorrência de Cianobactérias e cianotoxinas, para garantir a qualidade da água utilizada pela população do entorno do reservatório de Itupararanga. / Reservoirs are artificial aquatic systems which show similar features to lakes and rivers, like the dynamic horizontal characteristics of rivers and the vertical ones of lakes. Due to these properties, there are many factors which are responsible for the distribution and composition of phytoplankton, as there are: stability of the water column, hydraulic retention time, dam operation, availability of nutrients, photosynthetically active solar radiation (PASR), and temperature. As a result of human actions during the past years, the reservoirs are undergoing a process of eutrophication, and therefore contributing to the growth of cyanobacteria, causing problems for wells and thus compromising the health of the population, as these organisms can produce highly aggressive toxins. The study of phytoplankton in the Itupararanga Reservoirs has so become more and more important, as it is a place for recreation, irrigation, public water supply for the counties Votorantim and Sorocaba, and the generation of electricity. The objective of this research is to study the temporal variability (in a seasonal or daily context) and spatial heterogeneity (horizontal axle and diferents deep) in the phytoplankton and to evaluate the potential toxic of predominant cyanobacteria species in this reservoir. In order to reach this aim, a sample collection took place at two sites- one near the dam and the other near the headwaters- during the rainy season (February 2011) and the dry season (July 2011), at a rhythm of every four hours during 10 consecutive days at different depths of the water column. The Phytoplankton community was characterized in relation to its structure (biomass and diversity) and its analysis of cyanotoxins (microcrystin, cylindospermopsin and saxitoxin), using the ELISA method. In order to relate the biological variables, hydrometeorological and abiotic variables have been analyzed. During the studied period, the Itupararanga Reservoir could be classified as polymictic, showing thermal stratification in the rainy season and circulation of the water column in the dry season. Variations in the phytoplankton structure could not be observed on a daily but only a seasonal basis. The average total phytoplankton density was 41,86x103 ind.mL-1 in the rainy season, and in the dry season 39,31x103 ind.mL-1. Two phytoplankton species altered in their dominance, in the rainy season the Chlorophyceae Monoraphidium contortum showed more presence, whereas in the dry season Cyanobacteria Cylindrospermopsis raciborskii was found in a higher quantity. There was a high relation between the total nutrients (NT:PT) and the dissolved ones (NID:PTD), in both periods, as well as no limitation in the nitrogen level. Microcrystin and cylindrospermposin could not be detected, and the concentrations of saxitoxin were below the limit set by the Brazilian Ministry of Health - MS n°2.914/2011 (3μg.L-1). However, it is essential to achieving a sustainable management plan for the catchment of Sorocaba and Middle Tietê, aimed at monitoring the occurrence of cyanobacteria and cyanotoxins, to ensure the quality of the water used by the population around the Itupararanga Reservoir.

O trabalho teve por objetivo avaliar a qualidade de água em viveiro de piscicultura com florescimento de cianobactérias e a toxicidade aguda (DL50-24h) de microcistina nas espécies matrinxã (Brycon cephalus) e tilápia nilótica (Oreochromis niloticus), bem como as alterações histológicas nas brânquias, rins e fígado nos peixes. Foi realizado o monitoramento da qualidade de água de um empreendimento piscícola localizado na cidade de Espírito Santo do Pinhal/SP, Brasil. Foram realizadas, em datas distintas, duas coletas de amostras de água contendo floração de microalgas, para análise da composição fitoplanctônica, determinação de toxinas e bioensaios toxicológicos em laboratório. Foram realizadas medições das variáveis físicas, químicas e biológicas da água, e determinação do estado trófico do viveiro monitorado. O viveiro apresentava-se hipereutrófico, com presença de cianotoxinas representadas por microcistinas com valores variando entre 229,2 e 147,4 µg/g. O florescimento de cianobactérias apresentou-se de composição mista, representado principalmente pelas espécies Anabaena circinalis, A. spiroides, Aphanocapsa sp., Microcystis aeruginosa, M. panniformis, M. viridis, M. cf. wesembergii, Pseudanabaena mucicola, entre outras espécies. Os resultados dos bioensaios com microcistina obtida do extrato bruto de fitoplâncton do florescimento não apresentaram letalidade para os peixes. Contudo, foram verificadas alterações em órgãos dos peixes testados, como a presença de depósitos hepatocelulares intracitoplasmáticos, degeneração vacuolar observada em epitélio tubular renal, e proliferação de epitélio de revestimento (hiperplasia) das brânquias, com casos de fusão total das lamelas secundárias, tanto para matrinxã como para tilápia nilótica. Extratos brutos de cianotoxina, em concentrações a partir de 125 mg/kg de peso corporal, injetados em peixes provocam efeitos deletérios com expressiva alteração nas brânquias, rins e fígado. / The aim of this study was to evaluate the water quality in fish earthpond with blooms of cyanobacterias and acute toxicity (DL50 - 24 hs) of microcystin in species (Brycon cephalus) and tilapia nilotica (Oreochromis niloticus) as well as histological changes in gills, kidney and liver in fish. Water quality monitoring was carryed out in a pisciculture in Espirito Santo do Pinhal city, SP, Brazil. There were two collections of water samples containing bloom of cyanobacteria for analysis of microalgae composition, toxin determination and toxicological bioassay in laboratory. Measurements of physical, chemical and biological variables were done and determination of trophic status of pond water were monitored. The results according to the trophic state index of samples taken showed hipereutrophic state for the pond water. Was evident the presence of cyanobacteria, represented by microcystins with values ranging from 229.2 to 147.4 µg/g. The bloom of cyanobacteria presented mixed composition, represented mainly by species Anabaena circinalis, Anabaena spiroides, Aphanocapsa sp., Microcystis aeruginosa, Microcystis panniformis, Microcystis viridis, Microcystis cf. Wesembergii, Pseudanabaena mucicola among others. The results of tests with crude extract of bloom cyanobacteria did not show mortality of fish. However, there were changes in cellular structures of fish tested as the presence of hepatocellular intracytoplasmatic deposit, vacuolar degeneration observed in renal tubular epithelium, and proliferation of epithelial lining (hyperplasia) of gills, with cases of total fusion of secondary lamellae for both tilapias and for matrinxã. Crude extract of cyanotoxins, in concentrations of 125 mg/kg of body weight, injected in fishes provoke deleterious effect with expressive changes in the gills, kidney and liver.

As cianobactérias são organismos que vivem dispersos em ecossistemas aquáticos e fazem parte do fitoplâncton. Quando em ambientes eutrofizados por excesso de nutrientes, crescem de maneira acelerada nas chamadas florações (do inglês blooms), e além de poluírem fisicamente as reservas de água, são capazes de produzir potentes toxinas. Outros metabólitos produzidos pelas cianobactérias tem despertado interesse por seu potencial para aplicação farmacêutica e biotecnológica, que abrangem moléculas como proteínas, peptídeos e lipídeos. Os avanços de técnicas cromatográficas e de espectrometria de massas tem possibilitado estudos mais precisos e amplos de biomoléculas de interesse em organismos como cianobactérias. A espécie Sphaerospermopsis torques-reginae já foi registrada no Brasil, porém existem poucos estudos na literatura sobre metabólitos secundários produzidos por essa espécie, cuja produção de anatoxina-a(s) já foi registrada. A produção de anatoxina-a(s) é de difícil estudo, em razão da inexistência de padrão analítico para quantificá-la e das próprias características da molécula. Neste estudo foi avaliada a influência de fatores ambientais sobre o crescimento, formação de heterócitos e produção de pigmentos de uma linhagem de S. torques-reginae, isolada de um reservatório em Pernambuco, quando foi classificada como Anabaena spiroides e posteriormente reclassificada. Para isso foram utilizadas técnicas tradicionais de mensurações do crescimento e de extração dos compostos de interesse em cultivos com variações da fonte de nitrogênio e da intensidade luminosa. O perfil de ácidos graxos foi avaliado por técnica de GC-MS, avaliando a influência das variáveis luz e nitrogênio. Foram identificados ácidos graxos de interesse para a produção de biodiesel e também ácidos graxos essenciais como o 18:2ω6 e o 18:3ω3. Foi avaliado também o perfil de peptídeos por técnica de MALDI-TOF, focando em massas entre 2 e 20 kDa. Os resultados obtidos neste estudo contribuem para o aumento do conhecimento sobre as cianobactérias brasileiras e sobre a espécie S. torques-reginae, ainda pouco estudada, dando uma visão geral sobre a produção de metabólitos secundários. / Cyanobacteria are organisms that live dispersed in aquatic ecosystems and belong to phytoplankton. In environments eutrophized by excess of nutrients, they grow at an accelerated rate in so-called blooms, and in addition to physically pollute water supplies, they are able to produce potent toxins. Other metabolites produced by cyanobacteria has attracted attention for its potential to pharmaceutical and biotechnological applications, comprising molecules such as proteins, peptides and lipids. Advances in chromatographic and mass spectrometry techniques has enabled more accurate and extensive studies of biomolecules of interest in organisms like cyanobacteria. The specie Sphaerospermopsis torques-reginae has been recorded in Brazil, but there are few studies on secondary metabolites produced by this specie, whose production of anatoxin-a(s) has already been registered. The production of anatoxin-a (s) is difficult to study because of the lack of analytical standard to quantify it and because of the characteristics of the molecule. In this study, we evluated the influence of environmental factors on growth, heterocysts differentiation and pigment production in a strain of S. torque-reginae. This strain was isolated from a water reservoir in Pernambuco, Brazi, when it was classified as Anabaena spiroides and subsequently reclassified. We used traditional techniques for growth measurements and extraction of compounds with interest from cultures in differents condtions of nitrogen source and light intensity. The fatty acids profile was evaluated by GC-MS technique, assessing the influence of light and nitrogen variations. We identified fatty acids with interest for biodiesel production. Essential fatty acids such as 18:2ω6 and 18:3ω3 were also identified. We also evaluated the peptides profile by MALDI-TOF technique, focusing on mass range between 2 and 20 kDa. The results reached with this study contribute to increase the knowledge about the brazilian cyanobacterias and about the species S. torques-reginae, still little studied, giving an overview on their metabolites production.