Atualmente, o aumento da produção industrial, assim como várias ações humanas, resultam no lançamento de substâncias químicas no meio ambiente. Entre os diversos poluentes, o efluente proveniente da indústria do couro é considerado um dos maiores contaminantes dos recursos hídricos. Neste contexto, o estresse oxidativo é sugerido como um dos mecanismos bioquímicos da toxicidade de vários contaminantes ambientais, e alterações nas atividades de enzimas responsáveis pela detoxificação de xenobióticos podem ser utilizadas no monitoramento dos efeitos nocivos destas substâncias. Assim, este trabalho teve como objetivo central avaliar o efeito da exposição ao efluente de curtume sobre parâmetros oxidativos, principalmente por meio da avaliação das atividades de enzimas antioxidantes em diferentes modelos animais, roedores e insetos. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos da exposição in vitro ao efluente de curtume sobre o estado oxidativo e as atividades da superóxido dismutase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase em estruturas cerebrais (córtex, estriado e hipocampo) e fígado de ratos e camundongos. No fígado, observou-se que a exposição ao efluente de curtume induziu um aumento nas atividades das glutationa peroxidase e glutationa S-transferase nos ratos, enquanto que, em camundongos não houve alterações nas atividades destas enzimas. Em relação à formação das espécies reativas, observou-se um aumento no fígado dos camundongos, e o mesmo não foi detectado em ratos. Este resultado pode estar relacionado com o aumento nas atividades da glutationa peroxidase e glutationa S-transferase, já que estas enzimas são relacionadas com detoxificação de xenobióticos. Nas estruturas cerebrais, a exposição ao efluente de curtume induziu efeitos similares em ratos e camundongos, uma vez que houve um aumento nos níveis de espécies reativas no cerebelo, hipocampo e córtex, assim como um perfil semelhante na atividade das enzimas avaliadas nestas estruturas. Estes resultados sugerem que camundongos são mais suscetíveis já que a exposição não ocasionou um aumento nas atividades das enzimas do sistema glutationa no fígado, indicando que a biodisponibilidade central dos compostos presentes no efluente de curtume pode ser maior em camundongos. Na segunda etapa, avaliou-se os efeitos da exposição de Drosophila melanogaster adultas por 72 horas ao efluente de curtume. Após a exposição, foi quantificada a mortalidade e as atividades da superóxido dismutase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase. Neste estudo, observou-se um aumento da letalidade. Foi detectado também, um aumento na atividade da glutationa peroxidase. No entanto, observou-se decréscimo na atividade de glutationa S-transferase nas moscas expostas ao contaminante. Considerando estes resultados, é possível sugerir que a exposição ao efluente proveniente do curtume pode alterar o sistema antioxidante enzimático, e que Drosophila melanogaster parece ser um bom modelo para avaliar a toxicidade induzida pelo efluente de curtume. Os resultados desta Tese apoiam a ideia de que alterações no sistema antioxidante enzimático podem estar relacionadas com efeitos tóxicos da exposição ao efluente de curtume, e que, em parte, estas alterações podem elucidar o mecanismo pelo qual o contaminante causa resposta divergente em roedores, além de que os compostos deste efluente podem impactar na sobrevivência e no sistema antioxidante de insetos adultos. / Actually, chemicals have been widely released to the environment. Among the many pollutants emitted into the environment, the effluent from the leather industry is considered one of the greatest contamination of water resources. In this context, the oxidative stress has been suggested as a central biochemical mechanism of toxicity from several environmental toxicants, and changes in the enzymes activities responsible for the detoxification of xenobiotics can be used in monitoring the harmful effects of these substances. Thus, this study aimed to evaluate the effect of exposure to tannery wastewater on oxidative parameters, and mainly studying the enzymatic activities in different animal models. In the first step of this study, it was evaluated the effects of in vitro exposure to tannery wastewater on oxidative status, and activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione S-transferase in brain structures (cortex, striatum and hippocampus) and liver of the rats and mice. It was observed that exposure to tannery wastewater induced an increase in the activity of glutathione peroxidase and glutathione S-transferase in the rats liver, whereas no changes were detected in the hepatic enzymes in mice. Regarding the formation of reactive species, there was an increase in the mice liver, and it was not detected any effect in rat liver This result may be related to the increase in the activity of glutathione peroxidase and glutathione S-transferase since these enzymes have been related to detoxification of xenobiotics. Exposure to effluent induced similar effects in brain structures from rats and mice, since there was an increased in the free radical levels in the cerebellum, hippocampus and cortex, as well as a similar profile in the activity of the enzymes evaluated in these brain structures from both species. These results suggest that mice are more susceptible since the exposure did not cause an increase in the activity of the enzymes glutathione system in the liver, indicating that the central bioavailability of the compounds in tannery wastewater may be higher in mice. In the second section, it was evaluated the effects of exposure of adult Drosophila melanogaster placed for 72 hours with tannery effluent. After exposure, mortality was quantified, and it was evaluated the activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione S-transferase. In this work, exposure to tannery effluent induced lethality in flies. We also detected an increase in glutathione peroxidase activity. However, there was a decrease in the glutathione S-transferase activity in flies exposed to contaminant. Considering these results, it is possible to suggest that exposure to tannery effluent can modify the enzymatic antioxidant system in insects, and Drosophila melanogaster is a reliable model to evaluate the toxicity induced by tannery wastewater. The results of this study support the idea that alterations in enzymatic antioxidant system may be associated with toxic effects of exposure to tannery wastewater and, in part, these changes can clarify the mechanism by which the contaminant causes a divergent response in rodents and insects.

VIANA, Sidarta Lopes. Avaliação da toxicidade da água residuária da usina de beneficiamento da casca do coco verde em girinos de Leptodactylus vastus (Amphibia, anura, leptodactylidae). 2010. 78 f. Dissertação (Mestrado em ecologia e recursos naturais)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2010. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-27T17:35:19Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_slviana.pdf: 817917 bytes, checksum: 92c46a8430dd24028846f5b3adfcdb6b (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-27T20:41:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_slviana.pdf: 817917 bytes, checksum: 92c46a8430dd24028846f5b3adfcdb6b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-27T20:41:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_slviana.pdf: 817917 bytes, checksum: 92c46a8430dd24028846f5b3adfcdb6b (MD5) Previous issue date: 2010 / Amphibians have several characteristics that make them particularly sensitive bioindicators for environmental quality. In this study, tadpoles of the anuran species Leptodactylus vastus A. Lutz, 1930 were used in bioassays to evaluate the toxicity of the liquid from the coconut shell (LCCV), a byproduct of the processing of the green coconut shell. It was analyzed acute effects as lethality and chronic effects as changes in the rate of metamorphosis, in the length of the larval period and in the mass of the tadpoles at metamorphosis. It was performed a total of six experiments, each lasting ninety days, using both LCCV extracted from fresh coconut shells still greenish and LCCV extracted from dry coconut shells that had already became yellowish. The first four experiments had seven treatments each, with concentrations of 0% (control), 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,5% and 0,6% of LCCV. The other two experiments had six treatments each, with concentrations of 0% (control); 0,3%; 0,6%; 0,9%; 1,2% and 1,5% of LCCV. Each treatment had three replicates with ten tadpoles each. The tadpoles were collected at Campus do Pici, Fortaleza, Ceará, in different places and days to avoid pseudo-replication in space and time. The LCCV had a toxic effect on the tadpoles of Leptodactylus vastus, causing an increase in mortality and a decrease in size at metamorphosis, in the highest concentrations tested. However, in some intermediate concentrations, the LCCV contributed to an increase in the mass of tadpoles during metamorphosis. Moreover, in the concentrations tested, the LCCV did not affect the ability of surviving tadpoles to complete metamorphosis or the length of the larval period. Tadpoles of L.vastus showed a positive correlation between mass at metamorphosis and length of the larval period, except in the highest concentrations tested. These results indicate that the LCCV can negatively affect the biota of aquatic environments, making necessary to determine safe parameters of its emission to the environment. The tadpoles of Leptodactylus vastus showed a good potential for use in ecotoxicological studies and as bioindicators of disturbance in aquatic environments, as L.vastus is a quite common species that it is not under threat or danger of extinction, and that produce conspicuous ovipositions with many eggs and larvae relatively large and easily manipulated as they do not require aeration or filtration of water or a special diet. / Os anfíbios apresentam algumas características que os tornam bioindicadores particularmente sensíveis da qualidade ambiental. No presente estudo, girinos da espécie de anuro Leptodactylus vastus A. Lutz, 1930 foram utilizados em bioensaios para avaliar a toxicidade do líquido da casca do coco verde (LCCV), subproduto do processo de beneficiamento da casca do coco verde. Foram analisados efeitos agudos como letalidade, e crônicos, como alterações na taxa de metamorfose, na duração da fase larval e na massa dos girinos por ocasião da metamorfose. Foi realizado um total de seis experimentos, cada um com duração de noventa dias, utilizando tanto LCCV extraído de cascas de coco mais frescas e que conservavam a coloração verde quanto LCCV extraído de cascas de coco mais secas cuja coloração tinha se tornado amarelada. Os quatro primeiros experimentos tiveram sete tratamentos cada, com concentrações de 0% (Controle); 0,1%; 0,2%; 0,3%; 0,4%; 0,5%; 0,6% de LCCV. Os outros dois experimentos tiveram seis tratamentos cada, com concentrações de 0% (Controle); 0,3%; 0,6%; 0,9%; 1,2%; 1,5% de LCCV. Cada tratamento teve três réplicas com dez girinos cada. Os girinos foram coletados no Campus do Pici, Fortaleza, Ceará, em locais e dias variados para evitar pseudo-replicação espacial e temporal. O LCCV apresentou um efeito tóxico sobre os girinos de Leptodactylus vastus, com aumento na letalidade e diminuição no tamanho na metamorfose, nas mais altas concentrações testadas. Entretanto, em algumas concentrações intermediárias, o LCCV contribuiu com um aumento na massa dos girinos por ocasião da metamorfose. Por outro lado, o LCCV nas concentrações testadas, não afetou a capacidade dos girinos sobreviventes de completar a metamorfose nem o tempo de duração da fase larval. Os girinos de L.vastus apresentaram uma correlação positiva entre massa por ocasião da metamorfose e duração do período larval, exceto nas mais altas concentrações de LCCV testadas. Os resultados indicam que o LCCV pode afetar negativamente as comunidades bióticas de ambientes aquáticos, se fazendo necessária a determinação de parâmetros seguros de sua emissão para o meio ambiente. Os girinos de Leptodactylus vastus mostraram um bom potencial de utilização em estudos ecotoxicológicos e como bioindicadores de perturbações em ambientes aquáticos, por sua espécie ser bastante comum e não se encontrar sob perigo ou ameaça de extinção, por suas fêmeas produzirem uma postura conspícua com grande número de ovos e larvas relativamente grandes e de fácil manipulação, e pelo fato destas larvas apresentarem fácil manejo em laboratório, não exigindo aeração ou filtração da água nem rações especiais.

Os processos galvânicos estão entre as principais atividades industriais que causam contaminação ambiental por metais. Os efluentes gerados contém alta carga de sais e metais, e precisam ser tratados para a remoção de contaminantes e posterior descarte, mas principalmente, para a recuperação de produtos químicos e água, possibilitando a preservação de recursos. A eletrodiálise é uma tecnologia eletroquímica alternativa aos processos convencionais de tratamento, tomada como ponto de partida do presente trabalho. O objetivo principal é desenvolver o processo de tratamento dos efluentes de niquelação por eletrodiálise a partir do estudo aprofundado do transporte das espécies iônicas através das membranas íonseletivas. A avaliação de diferentes soluções visa compreender os fenômenos que regem o transporte dos íons de interesse durante o tratamento do efluente de niquelação por eletrodiálise, assim como adequar parâmetros de operação. O estudo das propriedades de transporte foi realizado pelo uso da técnica cronopotenciométrica de caracterização eletroquímica. A pesquisa foi voltada ao transporte de espécies através da membrana aniônica. A partir de soluções que simulam a composição do efluente de eletrodeposição de níquel decorativo, foram avaliados o efeito do pH, do tipo e concentração de contra-íons e coíons e a presença de aditivos orgânicos. Em soluções de diferentes sais de sulfato, a concentração do ânion e a presença de prótons afetou diretamente o valor de densidade de corrente limite nos sistemas membrana-solução. Espécies dissociadas e complexas contendo o ânion sulfato também são transportadas através das membranas, sendo responsáveis por um segundo tempo de transição. Já o transporte dos prótons pode ser relacionado a um aumento do consumo energético do sistema no tratamento de um efluente. Outros co-íons ligados ao sulfato apresentaram efeito sobre parâmetros energéticos do sistema membrana-solução. Enquanto a solução de ácido bórico não apresenta tempo de transição e este efeito pode ser relacionado à ocorrência de scaling e water splitting, o cloreto de níquel levanta a questão das interações entre o ânion e os grupos funcionais da membrana aniônica. Na solução completa que simula o efluente de niquelação, os aditivos orgânicos indicaram o favorecimento do transporte iônico. A aplicação da eletrodiálise para o tratamento de efluentes sintéticos e reais em escala de bancada e industrial permitiu avaliar a eficiência da tecnologia, e os fenômenos observados no tratamento foram discutidos levando em consideração as informações obtidas na análise cronopotenciométrica dos sistemas membrana/solução. / The galvanic processes are one of the main industrial activities contributors of metal discharges into the environment. The wastewater generated contains high load of salts and metals that must be treated for contaminant removal and subsequent disposal, but especially for the recovery of chemicals and water, saving resources. Electrodialysis is an electrochemical technology alternative to conventional method and is the starting point of this work. The main objective of this work is to develop the treatment process of nickel plating wastewater by electrodialysis from the detailed transport study of ionic species through the ion-selective membranes. The electrochemical characterization of the distinct membrane/solution systems allows the evaluation of the phenomena that rule the transport of the interest ions during the electrodialysis treatment for nickel plating rinsewater, as well as to adjust operational parameters. The study of transport properties was carried out by use of an electrochemical characterization technique, the chronopotentiometry, The research was focused on the ion transport through a commercial anionic membrane (SYBRION IONAC MA 3475). The effect of pH, the type and concentration of counter-ions and co-ions and the presence of organic compounds were evaluated by simulating the composition of nickel plating rinsewater. For different sulfate salts solutions, the anion concentration and the presence of protons affected directly the limiting current density value. Dissociated and complexes species containing sulfate anion were also transported through the anionic membrane, giving the second transition time in the chronopotentiometric analysis. The protons transport could be related to the increase of the energetic consumption. Other co-ions of sulfate salts showed effect on energetic parameters. Boric acid with sulfuric acid doesn’t show transition times. This behavior was related to the occurrence of scaling and water splitting reactions. Meanwhile, nickel chloride brings forward a new question about the interactions between chloride ions and amine-functional groups of the anionic membranes. In the complete solution that simulates the nickel plating rinsewater, the organic additives favored the ionic transport. Electrodialysis in bench and industrial scale were conducted to evaluate the efficiency in the treatment of synthetic solutions and real effluents, and the observed phenomena in the treatment were discussed taking into account the information obtained in the chronopotentiometric analysis of the membrane/solution systems.

Os efluentes líquidos de curtumes apresentam altas cargas orgânicas e de poluentes que devem ser tratados corretamente para atingir os padrões legais para seu descarte, evitando a eutrofização de corpos hídricos e poluição das águas. O acabamento do couro é o estágio final da produção, onde o couro recebe as características desejadas de acordo com os produtos e artigos que serão produzidos. Os efluentes das etapas de processamento para acabamento do couro são responsáveis por conterem poluentes químicos devido ao uso de corantes, surfactantes, metais tóxicos, agentes emulsificantes, recurtentes, óleos, pigmentos, resinas, entre outros produtos químicos adicionados. As microalgas têm sido alvo de vários estudos no âmbito de tratamento de efluentes, devido à sua capacidade de remover diversos nutrientes, matéria orgânica do meio e por serem formas mais limpas e econômicas de tratar os poluentes. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego de um consórcio de microalgas para tratamento de efluentes de um curtume e analisar a capacidade de remoção de poluentes que são nutrientes para estes microrganismos. Os efluentes foram caracterizados ao longo dos ensaios com o consórcio de microalgas por meio de Nitrogênio Total (NT), Amônia (NH3), Fósforo (P-PO4), Carbono total (CT), Carbono Orgânico Total (COT), Carbono inorgânico (CI), DQO e Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) e foi acompanhado o crescimento das microalgas. Para os experimentos foram coletados efluentes em três estágios distintos em uma estação de tratamento: efluente bruto (B), efluente após tratamento primário de coagulação/floculação (P) e efluente após ao tratamento biológico secundário (S). Os resultados com concentração de efluente de 50%, diluídos em água destilada (A), após 16 dias de cultivo, mostraram que houve crescimento do consórcio nos três efluentes com um crescimento máximo de 1,77 g L-1 no efluente Bruto (50B50A). Na sequência, foi testado o cultivo em efluente bruto (100B) e em efluentes compostos nas seguintes proporções: 50% efluente bruto + 50% efluente após tratamento biológico (50B50S) e 25% efluente bruto + 75% efluente após tratamento biológico (25B75S). Foi possível cultivar o consórcio no efluente bruto sem diluição, entretanto os resultados foram ruins, pois o mesmo apresentou baixo crescimento e, consequentemente, baixos níveis de remoção de nutrientes. Com o efluente composto 25B75S percebeu-se morte rápida das microalgas, uma vez que o efluente apresentava baixas concentrações de nutrientes. Em contrapartida, no efluente 50B50S foram atingidos valores efetivos de crescimento e remoção de nutrientes. Em cultivos fotoautotrófico, mixotrófico e heterotrófico de efluente composto 50B50S e de 75% efluente bruto + 25% efluente após tratamento biológico (75B25S), os melhores resultados foram atingidos no efluente 75B25S no cultivo fotoautotrófico, crescendo até 1,42 g L-1 e atingindo valores de remoção de NNH3, Nitrogênio Total (NT), DQO, carbono orgânico total (TOC) e demanda biológica de oxigênio (DBO5), de 99,90%, 74,89%, 56,70%, 58,18% e 20,68%, respectivamente. Ao obter a microalga isolada Tetraselmis sp. predominante no consórcio foi analisado os parâmetros anteriores em cultivo fotoautotrófico, além disso foi verificada a quantidade de lipídio presente na biomassa. A microalga Tetraselmis sp. apresentou um crescimento notório no cultivo fotoautotrófico com remoções eficientes dos parâmetros e 5,0% de lipídio no peso seco. / Liquid effluents from tanneries present high organic and pollutant loads and must be treated correctly to meet the legal standards for effluent disposal and to avoid eutrophication of water bodies and water pollution. The leather finish is the final stage of production, where the leather receives the desired characteristics according to leather goods and articles. The effluents from the processing steps for leather finishing are responsible for containing chemical pollutants due to the use of dyes, surfactants, toxic metals, emulsifying agents, retanning agents, oils, pigments, resins, among other chemicals added. Microalgae have been the subject of several studies in the field of effluent treatment due to their ability to remove various nutrients, organic matter from the environment and to be cleaner and more economical ways to treat pollutants. In this work, the growth of a microalgae consortium for the treatment of effluents from a tannery was analyzed and the capacity of removal of Total Nitrogen (NT), Ammonia (NH3), Phosphorus (P-PO4), Total Carbon ), Total Organic Carbon (COD), COD and Biological Oxygen Demand (DBO), as well as the growth of microalgae biomass in these effluents. The effluents were characterized before and after the trials with the microalgae consortium. Effluents were collected in three distinct stages at a treatment plant: crude effluent (B), effluent after primary coagulation / flocculation (P) treatment and effluent after secondary biological treatment (S). The results with 50% effluent concentration, diluted in distilled water (A) after 16 days of cultivation, showed that there was a consortium growth in the three effluents with a maximum growth of 1.77 g L-1 in the crude effluent (50P50A). (50B50S) and 25% crude effluent + 75% effluent after biological treatment (25B75S) were tested in the following proportions: 50% crude effluent + 50% effluent after biological treatment (50B50S). It was not possible to cultivate the consortium in pure crude effluent, since it presented low growth and, consequently, low levels of nutrient removal. With the compound effluent 25B75S it was observed rapid death of the microalgae, since the effluent presented low concentrations of nutrients. On the other hand, in the effluent 50B50S, effective values of growth and nutrient removal were achieved. In photoautotrophic, mixotrophic and heterotrophic cultures of 50B50S effluent and 75% crude effluent + 25% effluent after biological treatment (75B25S), the best results were reached in the effluent 75B25S in photoautotrophic cultivation, growing up to 1.42 g L-1 and reaching values of removal of N-NH3, total nitrogen (NT), (DQO), total organic carbon (COT) and biological oxygen demand (DBO), of 99.90%, 74.89%, 56.70%, 58.18% and 20.68%, respectively. By obtaining the isolated microalgae Tetraselmis sp., predominant in the consortium and analyzed and the previous parameters in photoautotrophic cultivation, in addition to being verified the amount of lipid present in the biomass. The microalgae Tetraselmis sp. showed a notable growth in photoautotrophic cultivation with efficient removal of the parameters and 5.0% of lipid in dry weight.

Neste estudo foram produzidas diferentes membranas utilizando polímeros convencionais (poliestireno de alto impacto, HIPS e poliuretano, PU) com polianilinas (PAnis), com o objetivo de tratar por eletrodiálise efluentes de galvanoplastia e de curtimento de peles. Foram testados dois métodos de obtenção de membranas com HIPS e PAni (dissolução com posterior evaporação do solvente e a mistura mecânica com posterior moldagem sob pressão). A obtenção de membranas de PU e PAni foi realizada através da preparação de uma rede de polímeros interpenetrantes (IPNs). As membranas foram caracterizadas através de espectroscopia FTIR, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e análise dinâmico mecânica. O transporte iônico através das membranas HIPS e PAni foi avaliado usando uma célula de bancada com três compartimentos. As membranas apresentaram resultados de permeabilidade a cromo e sódio similares à membrana comercial Nafion 450. Os ensaios de eletrodiálise também foram executados usando um sistema piloto comercial para avaliar o desempenho das membranas com dimensões superiores (172 cm2) as amostras utilizadas em célula de bancada (16 cm2). Foi estimado o custo de preparação da membrana e da polianilina utilizada. / Different membranes were produced in this study, using conventional polymer (high impact polystyrene and polyurethane) and polyaniline, aiming to treat metal finishing industry and tannery wastewater by electrodialysis. Two methods of membranes production with HIPS and PAni were tested (dissolution with subsequent solvent evaporation and mechanical mixture with subsequent pressing with heating), with the objective of better understanding the involved phenomena in different obtained methods. The obtaining of PU and PAni membranes was accomplished through the preparation of the interpenetrating polymer networks (IPNs). The membranes characterization was done by FTIR spectroscopic, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric (TGA) and dynamic mechanical (DMA) analysis. The study of the ionic transport through the membranes was evaluated using a three-compartment cell. The results obtained using these membranes, were compared to those obtained with the commercial membrane Nafion 450, being found a chromium and sodium transport similar to the commercial membrane. The electrodialysis experimental assays were also carried out in a commercial pilot system to evaluate the performance of the membranes with superior dimensions (172 cm2) of the samples used in laboratory cell (16 cm2). The preliminary cost of preparation of the membrane and polyaniline used was also evaluated.

Os processos galvânicos estão entre as principais atividades industriais que causam contaminação ambiental por metais. Os efluentes gerados contém alta carga de sais e metais, e precisam ser tratados para a remoção de contaminantes e posterior descarte, mas principalmente, para a recuperação de produtos químicos e água, possibilitando a preservação de recursos. A eletrodiálise é uma tecnologia eletroquímica alternativa aos processos convencionais de tratamento, tomada como ponto de partida do presente trabalho. O objetivo principal é desenvolver o processo de tratamento dos efluentes de niquelação por eletrodiálise a partir do estudo aprofundado do transporte das espécies iônicas através das membranas íonseletivas. A avaliação de diferentes soluções visa compreender os fenômenos que regem o transporte dos íons de interesse durante o tratamento do efluente de niquelação por eletrodiálise, assim como adequar parâmetros de operação. O estudo das propriedades de transporte foi realizado pelo uso da técnica cronopotenciométrica de caracterização eletroquímica. A pesquisa foi voltada ao transporte de espécies através da membrana aniônica. A partir de soluções que simulam a composição do efluente de eletrodeposição de níquel decorativo, foram avaliados o efeito do pH, do tipo e concentração de contra-íons e coíons e a presença de aditivos orgânicos. Em soluções de diferentes sais de sulfato, a concentração do ânion e a presença de prótons afetou diretamente o valor de densidade de corrente limite nos sistemas membrana-solução. Espécies dissociadas e complexas contendo o ânion sulfato também são transportadas através das membranas, sendo responsáveis por um segundo tempo de transição. Já o transporte dos prótons pode ser relacionado a um aumento do consumo energético do sistema no tratamento de um efluente. Outros co-íons ligados ao sulfato apresentaram efeito sobre parâmetros energéticos do sistema membrana-solução. Enquanto a solução de ácido bórico não apresenta tempo de transição e este efeito pode ser relacionado à ocorrência de scaling e water splitting, o cloreto de níquel levanta a questão das interações entre o ânion e os grupos funcionais da membrana aniônica. Na solução completa que simula o efluente de niquelação, os aditivos orgânicos indicaram o favorecimento do transporte iônico. A aplicação da eletrodiálise para o tratamento de efluentes sintéticos e reais em escala de bancada e industrial permitiu avaliar a eficiência da tecnologia, e os fenômenos observados no tratamento foram discutidos levando em consideração as informações obtidas na análise cronopotenciométrica dos sistemas membrana/solução. / The galvanic processes are one of the main industrial activities contributors of metal discharges into the environment. The wastewater generated contains high load of salts and metals that must be treated for contaminant removal and subsequent disposal, but especially for the recovery of chemicals and water, saving resources. Electrodialysis is an electrochemical technology alternative to conventional method and is the starting point of this work. The main objective of this work is to develop the treatment process of nickel plating wastewater by electrodialysis from the detailed transport study of ionic species through the ion-selective membranes. The electrochemical characterization of the distinct membrane/solution systems allows the evaluation of the phenomena that rule the transport of the interest ions during the electrodialysis treatment for nickel plating rinsewater, as well as to adjust operational parameters. The study of transport properties was carried out by use of an electrochemical characterization technique, the chronopotentiometry, The research was focused on the ion transport through a commercial anionic membrane (SYBRION IONAC MA 3475). The effect of pH, the type and concentration of counter-ions and co-ions and the presence of organic compounds were evaluated by simulating the composition of nickel plating rinsewater. For different sulfate salts solutions, the anion concentration and the presence of protons affected directly the limiting current density value. Dissociated and complexes species containing sulfate anion were also transported through the anionic membrane, giving the second transition time in the chronopotentiometric analysis. The protons transport could be related to the increase of the energetic consumption. Other co-ions of sulfate salts showed effect on energetic parameters. Boric acid with sulfuric acid doesn’t show transition times. This behavior was related to the occurrence of scaling and water splitting reactions. Meanwhile, nickel chloride brings forward a new question about the interactions between chloride ions and amine-functional groups of the anionic membranes. In the complete solution that simulates the nickel plating rinsewater, the organic additives favored the ionic transport. Electrodialysis in bench and industrial scale were conducted to evaluate the efficiency in the treatment of synthetic solutions and real effluents, and the observed phenomena in the treatment were discussed taking into account the information obtained in the chronopotentiometric analysis of the membrane/solution systems.

Os efluentes líquidos de curtumes apresentam altas cargas orgânicas e de poluentes que devem ser tratados corretamente para atingir os padrões legais para seu descarte, evitando a eutrofização de corpos hídricos e poluição das águas. O acabamento do couro é o estágio final da produção, onde o couro recebe as características desejadas de acordo com os produtos e artigos que serão produzidos. Os efluentes das etapas de processamento para acabamento do couro são responsáveis por conterem poluentes químicos devido ao uso de corantes, surfactantes, metais tóxicos, agentes emulsificantes, recurtentes, óleos, pigmentos, resinas, entre outros produtos químicos adicionados. As microalgas têm sido alvo de vários estudos no âmbito de tratamento de efluentes, devido à sua capacidade de remover diversos nutrientes, matéria orgânica do meio e por serem formas mais limpas e econômicas de tratar os poluentes. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o emprego de um consórcio de microalgas para tratamento de efluentes de um curtume e analisar a capacidade de remoção de poluentes que são nutrientes para estes microrganismos. Os efluentes foram caracterizados ao longo dos ensaios com o consórcio de microalgas por meio de Nitrogênio Total (NT), Amônia (NH3), Fósforo (P-PO4), Carbono total (CT), Carbono Orgânico Total (COT), Carbono inorgânico (CI), DQO e Demanda Biológica de Oxigênio (DBO) e foi acompanhado o crescimento das microalgas. Para os experimentos foram coletados efluentes em três estágios distintos em uma estação de tratamento: efluente bruto (B), efluente após tratamento primário de coagulação/floculação (P) e efluente após ao tratamento biológico secundário (S). Os resultados com concentração de efluente de 50%, diluídos em água destilada (A), após 16 dias de cultivo, mostraram que houve crescimento do consórcio nos três efluentes com um crescimento máximo de 1,77 g L-1 no efluente Bruto (50B50A). Na sequência, foi testado o cultivo em efluente bruto (100B) e em efluentes compostos nas seguintes proporções: 50% efluente bruto + 50% efluente após tratamento biológico (50B50S) e 25% efluente bruto + 75% efluente após tratamento biológico (25B75S). Foi possível cultivar o consórcio no efluente bruto sem diluição, entretanto os resultados foram ruins, pois o mesmo apresentou baixo crescimento e, consequentemente, baixos níveis de remoção de nutrientes. Com o efluente composto 25B75S percebeu-se morte rápida das microalgas, uma vez que o efluente apresentava baixas concentrações de nutrientes. Em contrapartida, no efluente 50B50S foram atingidos valores efetivos de crescimento e remoção de nutrientes. Em cultivos fotoautotrófico, mixotrófico e heterotrófico de efluente composto 50B50S e de 75% efluente bruto + 25% efluente após tratamento biológico (75B25S), os melhores resultados foram atingidos no efluente 75B25S no cultivo fotoautotrófico, crescendo até 1,42 g L-1 e atingindo valores de remoção de NNH3, Nitrogênio Total (NT), DQO, carbono orgânico total (TOC) e demanda biológica de oxigênio (DBO5), de 99,90%, 74,89%, 56,70%, 58,18% e 20,68%, respectivamente. Ao obter a microalga isolada Tetraselmis sp. predominante no consórcio foi analisado os parâmetros anteriores em cultivo fotoautotrófico, além disso foi verificada a quantidade de lipídio presente na biomassa. A microalga Tetraselmis sp. apresentou um crescimento notório no cultivo fotoautotrófico com remoções eficientes dos parâmetros e 5,0% de lipídio no peso seco. / Liquid effluents from tanneries present high organic and pollutant loads and must be treated correctly to meet the legal standards for effluent disposal and to avoid eutrophication of water bodies and water pollution. The leather finish is the final stage of production, where the leather receives the desired characteristics according to leather goods and articles. The effluents from the processing steps for leather finishing are responsible for containing chemical pollutants due to the use of dyes, surfactants, toxic metals, emulsifying agents, retanning agents, oils, pigments, resins, among other chemicals added. Microalgae have been the subject of several studies in the field of effluent treatment due to their ability to remove various nutrients, organic matter from the environment and to be cleaner and more economical ways to treat pollutants. In this work, the growth of a microalgae consortium for the treatment of effluents from a tannery was analyzed and the capacity of removal of Total Nitrogen (NT), Ammonia (NH3), Phosphorus (P-PO4), Total Carbon ), Total Organic Carbon (COD), COD and Biological Oxygen Demand (DBO), as well as the growth of microalgae biomass in these effluents. The effluents were characterized before and after the trials with the microalgae consortium. Effluents were collected in three distinct stages at a treatment plant: crude effluent (B), effluent after primary coagulation / flocculation (P) treatment and effluent after secondary biological treatment (S). The results with 50% effluent concentration, diluted in distilled water (A) after 16 days of cultivation, showed that there was a consortium growth in the three effluents with a maximum growth of 1.77 g L-1 in the crude effluent (50P50A). (50B50S) and 25% crude effluent + 75% effluent after biological treatment (25B75S) were tested in the following proportions: 50% crude effluent + 50% effluent after biological treatment (50B50S). It was not possible to cultivate the consortium in pure crude effluent, since it presented low growth and, consequently, low levels of nutrient removal. With the compound effluent 25B75S it was observed rapid death of the microalgae, since the effluent presented low concentrations of nutrients. On the other hand, in the effluent 50B50S, effective values of growth and nutrient removal were achieved. In photoautotrophic, mixotrophic and heterotrophic cultures of 50B50S effluent and 75% crude effluent + 25% effluent after biological treatment (75B25S), the best results were reached in the effluent 75B25S in photoautotrophic cultivation, growing up to 1.42 g L-1 and reaching values of removal of N-NH3, total nitrogen (NT), (DQO), total organic carbon (COT) and biological oxygen demand (DBO), of 99.90%, 74.89%, 56.70%, 58.18% and 20.68%, respectively. By obtaining the isolated microalgae Tetraselmis sp., predominant in the consortium and analyzed and the previous parameters in photoautotrophic cultivation, in addition to being verified the amount of lipid present in the biomass. The microalgae Tetraselmis sp. showed a notable growth in photoautotrophic cultivation with efficient removal of the parameters and 5.0% of lipid in dry weight.

Atualmente, o aumento da produção industrial, assim como várias ações humanas, resultam no lançamento de substâncias químicas no meio ambiente. Entre os diversos poluentes, o efluente proveniente da indústria do couro é considerado um dos maiores contaminantes dos recursos hídricos. Neste contexto, o estresse oxidativo é sugerido como um dos mecanismos bioquímicos da toxicidade de vários contaminantes ambientais, e alterações nas atividades de enzimas responsáveis pela detoxificação de xenobióticos podem ser utilizadas no monitoramento dos efeitos nocivos destas substâncias. Assim, este trabalho teve como objetivo central avaliar o efeito da exposição ao efluente de curtume sobre parâmetros oxidativos, principalmente por meio da avaliação das atividades de enzimas antioxidantes em diferentes modelos animais, roedores e insetos. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos da exposição in vitro ao efluente de curtume sobre o estado oxidativo e as atividades da superóxido dismutase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase em estruturas cerebrais (córtex, estriado e hipocampo) e fígado de ratos e camundongos. No fígado, observou-se que a exposição ao efluente de curtume induziu um aumento nas atividades das glutationa peroxidase e glutationa S-transferase nos ratos, enquanto que, em camundongos não houve alterações nas atividades destas enzimas. Em relação à formação das espécies reativas, observou-se um aumento no fígado dos camundongos, e o mesmo não foi detectado em ratos. Este resultado pode estar relacionado com o aumento nas atividades da glutationa peroxidase e glutationa S-transferase, já que estas enzimas são relacionadas com detoxificação de xenobióticos. Nas estruturas cerebrais, a exposição ao efluente de curtume induziu efeitos similares em ratos e camundongos, uma vez que houve um aumento nos níveis de espécies reativas no cerebelo, hipocampo e córtex, assim como um perfil semelhante na atividade das enzimas avaliadas nestas estruturas. Estes resultados sugerem que camundongos são mais suscetíveis já que a exposição não ocasionou um aumento nas atividades das enzimas do sistema glutationa no fígado, indicando que a biodisponibilidade central dos compostos presentes no efluente de curtume pode ser maior em camundongos. Na segunda etapa, avaliou-se os efeitos da exposição de Drosophila melanogaster adultas por 72 horas ao efluente de curtume. Após a exposição, foi quantificada a mortalidade e as atividades da superóxido dismutase, glutationa peroxidase e glutationa S-transferase. Neste estudo, observou-se um aumento da letalidade. Foi detectado também, um aumento na atividade da glutationa peroxidase. No entanto, observou-se decréscimo na atividade de glutationa S-transferase nas moscas expostas ao contaminante. Considerando estes resultados, é possível sugerir que a exposição ao efluente proveniente do curtume pode alterar o sistema antioxidante enzimático, e que Drosophila melanogaster parece ser um bom modelo para avaliar a toxicidade induzida pelo efluente de curtume. Os resultados desta Tese apoiam a ideia de que alterações no sistema antioxidante enzimático podem estar relacionadas com efeitos tóxicos da exposição ao efluente de curtume, e que, em parte, estas alterações podem elucidar o mecanismo pelo qual o contaminante causa resposta divergente em roedores, além de que os compostos deste efluente podem impactar na sobrevivência e no sistema antioxidante de insetos adultos. / Actually, chemicals have been widely released to the environment. Among the many pollutants emitted into the environment, the effluent from the leather industry is considered one of the greatest contamination of water resources. In this context, the oxidative stress has been suggested as a central biochemical mechanism of toxicity from several environmental toxicants, and changes in the enzymes activities responsible for the detoxification of xenobiotics can be used in monitoring the harmful effects of these substances. Thus, this study aimed to evaluate the effect of exposure to tannery wastewater on oxidative parameters, and mainly studying the enzymatic activities in different animal models. In the first step of this study, it was evaluated the effects of in vitro exposure to tannery wastewater on oxidative status, and activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione S-transferase in brain structures (cortex, striatum and hippocampus) and liver of the rats and mice. It was observed that exposure to tannery wastewater induced an increase in the activity of glutathione peroxidase and glutathione S-transferase in the rats liver, whereas no changes were detected in the hepatic enzymes in mice. Regarding the formation of reactive species, there was an increase in the mice liver, and it was not detected any effect in rat liver This result may be related to the increase in the activity of glutathione peroxidase and glutathione S-transferase since these enzymes have been related to detoxification of xenobiotics. Exposure to effluent induced similar effects in brain structures from rats and mice, since there was an increased in the free radical levels in the cerebellum, hippocampus and cortex, as well as a similar profile in the activity of the enzymes evaluated in these brain structures from both species. These results suggest that mice are more susceptible since the exposure did not cause an increase in the activity of the enzymes glutathione system in the liver, indicating that the central bioavailability of the compounds in tannery wastewater may be higher in mice. In the second section, it was evaluated the effects of exposure of adult Drosophila melanogaster placed for 72 hours with tannery effluent. After exposure, mortality was quantified, and it was evaluated the activities of superoxide dismutase, glutathione peroxidase and glutathione S-transferase. In this work, exposure to tannery effluent induced lethality in flies. We also detected an increase in glutathione peroxidase activity. However, there was a decrease in the glutathione S-transferase activity in flies exposed to contaminant. Considering these results, it is possible to suggest that exposure to tannery effluent can modify the enzymatic antioxidant system in insects, and Drosophila melanogaster is a reliable model to evaluate the toxicity induced by tannery wastewater. The results of this study support the idea that alterations in enzymatic antioxidant system may be associated with toxic effects of exposure to tannery wastewater and, in part, these changes can clarify the mechanism by which the contaminant causes a divergent response in rodents and insects.

A empresa estudada está sediada em Porto Alegre, RS, Brasil, e fabrica produtos de limpeza. Os efluentes provêm das águas de lavagens dos tanques e misturadores de produção, recipientes utilizados na separação de matérias-primas e da lavagem do próprio piso da fábrica, onde ocorrem derramamentos de produtos. Foi implantada uma estação de tratamento de efluentes que opera por processos físico-químicos de coagulação/floculação e adsorção. Entretanto, observou-se que era ineficiente para atender aos parâmetros de qualidade de água exigidos pela legislação. Assim, o objeto deste estudo foi minimizar a geração de efluentes e aperfeiçoar a operação da estação de tratamento dos efluentes líquidos da empresa. A metodologia de trabalho consistiu na caracterização do efluente industrial; monitoramento do desempenho da estação de tratamento de efluentes, implantação de mudanças no processo produtivo para verificar a possibilidade de minimização da geração de efluentes bem como da carga poluidora, e estudo de alternativas de tratamento para melhorar a qualidade da água. Os parâmetros avaliados foram pH, DQO, DBO, fósforo total, nitrogênio total, óleos e graxas, surfactantes, sólidos sedimentáveis e sólidos suspensos. Os resultados demonstram que o efluente apresenta pH alcalino, uma elevada carga orgânica, é rico em nitrogênio e fósforo e possui uma alta concentração de surfactantes. Entretanto, a implantação de um sistema de produção mais limpo, através da programação prévia do processo produtivo, e aplicação de novos procedimentos durante as operações de envase, permitiu que o volume de efluentes gerados diminuísse de 8 m3/dia para 6 m3/dia. A carga de poluente na ETE baixou significativamente, resultando em maior eficiência da estação de tratamento de efluentes. Assim, foi possível atingir, exata ou aproximadamente, todos os parâmetros de emissão padrão. O estudo das alternativas de tratamento também comprovou que o tratamento físicoquímico de coagulação/floculação é mais eficiente quando seguido de um tratamento de adsorção por carvão ativado. A fotocatálise heterogênea, com aplicação de luz UV como forma de polimento ao efluente, reduz substancialmente a quantidade de matéria orgânica e surfactantes presentes no efluente. Os valores da relação DBO/DQO, para o efluente tratado, que variam de 0,29 a 0,34, demonstram a possibilidade de degradação biológica, desde que haja aclimatação ou indução dos microrganismos. Esse fato abre a possibilidade de realizar o tratamento biológico do efluente industrial, misturado ou não ao esgoto cloacal gerado na empresa. / The company studied produces cleaning reagents and is located in Porto Alegre, RS, Brazil. The effluent comes from many washing operations, including equipment and ground cleaning. A physical-chemical treatment plant was installed. It is based on coagulation/flocculation and activated carbon adsorption. However, the treatment operation did not reach the water quality emission standards established by the legislation. Thus, the aim of this work was to minimize the effluent generation and to improve the effluent treatment plant efficiency. The methodology consisted of characterization of the industrial effluent, evaluation of effluent treatment plant, implantation of clean technology procedures and the study of new alternatives for water quality improvement. The parameters analyzed were pH, DQO, DBO, total phosphorous, total nitrogen, oils and greases, surfactants, settable solids, and suspended solids. The results showed that the effluent presents an alkaline pH, a high organic load, is rich in nitrogen and phosphorous, and presents a high concentration of surfactants. However, the implantation of clean technology procedures, by process programming and employees training, allowed a volume reduction from 8 m3/day to 6 m3/day. The load of pollutants was significantly reduced, allowing a better performance of the effluent treatment plant. The emission treatment reached, or became very near the standard. The study of new alternatives also proved that the physical-chemical treatment of coagulation/flocculation is more efficient when followed by an activated carbon adsorption treatment. The use of the TiO2 – photocatalysis process – reduced surfactants concentration in effluent. The BOD/COD relationship, ranged from 0,29 to 0,34, showed that biological degradation is possible, provided that there is microorganism acclimatizing. This fact allows the possibility for the biological treatment of the industrial effluent to be either dumped into the general sewage generated in the company or not.

Neste estudo foram produzidas diferentes membranas utilizando polímeros convencionais (poliestireno de alto impacto, HIPS e poliuretano, PU) com polianilinas (PAnis), com o objetivo de tratar por eletrodiálise efluentes de galvanoplastia e de curtimento de peles. Foram testados dois métodos de obtenção de membranas com HIPS e PAni (dissolução com posterior evaporação do solvente e a mistura mecânica com posterior moldagem sob pressão). A obtenção de membranas de PU e PAni foi realizada através da preparação de uma rede de polímeros interpenetrantes (IPNs). As membranas foram caracterizadas através de espectroscopia FTIR, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e análise dinâmico mecânica. O transporte iônico através das membranas HIPS e PAni foi avaliado usando uma célula de bancada com três compartimentos. As membranas apresentaram resultados de permeabilidade a cromo e sódio similares à membrana comercial Nafion 450. Os ensaios de eletrodiálise também foram executados usando um sistema piloto comercial para avaliar o desempenho das membranas com dimensões superiores (172 cm2) as amostras utilizadas em célula de bancada (16 cm2). Foi estimado o custo de preparação da membrana e da polianilina utilizada. / Different membranes were produced in this study, using conventional polymer (high impact polystyrene and polyurethane) and polyaniline, aiming to treat metal finishing industry and tannery wastewater by electrodialysis. Two methods of membranes production with HIPS and PAni were tested (dissolution with subsequent solvent evaporation and mechanical mixture with subsequent pressing with heating), with the objective of better understanding the involved phenomena in different obtained methods. The obtaining of PU and PAni membranes was accomplished through the preparation of the interpenetrating polymer networks (IPNs). The membranes characterization was done by FTIR spectroscopic, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric (TGA) and dynamic mechanical (DMA) analysis. The study of the ionic transport through the membranes was evaluated using a three-compartment cell. The results obtained using these membranes, were compared to those obtained with the commercial membrane Nafion 450, being found a chromium and sodium transport similar to the commercial membrane. The electrodialysis experimental assays were also carried out in a commercial pilot system to evaluate the performance of the membranes with superior dimensions (172 cm2) of the samples used in laboratory cell (16 cm2). The preliminary cost of preparation of the membrane and polyaniline used was also evaluated.