Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:08:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336237.pdf: 2685319 bytes, checksum: 78c77686d7e749a42fa273775308b70a (MD5) Previous issue date: 2015 / O aumento mundial da utilização do etanol como combustível puro ou misturado com a gasolina tem causado preocupações quanto aos possíveis impactos que possam ser causados em casos de derramamentos. Um dos pontos críticos debatidos está associado à infiltração e distribuição do etanol na subsuperficie. Um experimento de campo com a liberação de 200 L de uma mistura contendo 85% (v/v) de etanol e 15% (v/v) de gasolina (E85) na zona não saturada a 1,60 m do nível freático foi realizado em Florianópolis, com o objetivo de investigar a transferência de etanol para a zona saturada em região com elevados índices pluviométricos e significativa variação do nível d água. Amostras de etanol, brometo (usado como traçador), acetato, metano e potencial de oxirredução (ORP) foram coletadas em diferentes profundidades durante 3 anos. A ocorrência de precipitações intensas e a consequente variação do nível d água influenciaram diretamente na migração do etanol e brometo da zona vadosa para a zona saturada, acelerando o processo de dissolução destes compostos, ocasionando significativa transferência de massa dissolvida de etanol (51 kg ou 38% da massa liberada) e brometo (1,1 kg ou 82% da massa liberada) para a zona saturada. Entre 455 e 904 dias houve grande produção de metano, com ORP entre -70 mV e -100 mV, confirmando a intensificação da metanogênese neste período. As presenças do etanol e dos subprodutos metabólicos de sua biodegradação, em até 6 m de profundidade e a 18 m da fonte, após 3 anos, demonstraram a migração vertical e horizontal do álcool. Estes resultados indicam que em locais com elevados índices pluviométricos e variações significativas do nível d água, fração expressiva do etanol tende a migrar para a zona saturada, alterando a composição química do aquífero pela sua biodegradação e gerando condições redutoras na zona saturada. Desta forma, em casos de derramamentos de misturas contendo altos teores de etanol, os impactos causados pela presença do álcool na água subterrânea podem ser diferentes aos observados em regiões de menores índices pluviométricos. <br> / Abstract : The increase in the use of ethanol as pure fuel or blended with gasoline has been causing concerns with possible impacts in case of spills. One of the most discussed points is associated with ethanol s infiltration and distribution in the subsurface. A field experiment with the controlled release of 200 L of a mixture containing 85% (v/v) ethanol and 15% (v/v) gasoline (E85) in the unsaturated zone, 1.60 m above water table, was performed in Florianopolis in order to investigate ethanol transfer to the saturated zone, in a region with high rainfall and water table fluctuations. Ethanol, bromide (used as a tracer), acetate, methane and oxidation-reduction potential (ORP) samples were collected in different depths during a period of 3 years. The elevated rainfall and, therefore, the fluctuation of the water table level, directly affected the migration of ethanol and bromide from the vadose zone to the saturated zone, increasing their dissolution and causing significant transfer of the dissolved mass of ethanol (51 kg or 38% mass released) and bromide (1,1 kg or 82% mass released) to the saturated zone. Between 455 and 904 days there was a large generation of methane, with ORP between -70 mV e -100 mV, sustaining the enhancement of methanogenesis in this period. The presence of ethanol and its metabolites byproducts 6 m below ground level and 18 m away from the source, showed that it migrated vertically and horizontally. These results indicate that in regions with elevated rainfalls and significant fluctuation in water table level, expressive fraction of ethanol tends to migrate to the saturated zone, changing the chemistry composition of aquifer because its biodegradation and generating reduction conditions on saturated zone. Thus, in spills containing blends with high ethanol fractions, the impacts caused by ethanol on groundwater may be differ that obtained on regions with lower rainfall.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 1997. / Made available in DSpace on 2016-01-08T22:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 108498.pdf: 31717076 bytes, checksum: 2cdc76c5fb1250a9ca80ff693cc2c4b8 (MD5) Previous issue date: 1997 / O trabalho tem o sentido de servir como ferramenta para o ensino e o estudo de janelas e também de ser uma base para pesquisa e desenvolvimento no campo da produção de janelas. Construiu-se um modelo com orientação sistêmica de conhecimentos que permite adicionar, remover e sensoriar funções relacionadas as janelas. Através deste modelo é possível normalizar procedimentos para coordenação de projetos de janelas e edificações, além do controle de qualidade deste projeto.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337522.pdf: 2406973 bytes, checksum: 9e9c1ef7ed7aa2a1c518dca680782138 (MD5) Previous issue date: 2015 / A avaliação do ciclo de vida (ACV), metodologia normatizada pela ISO 14040 e 14044, tem sido amplamente incorporada como uma prática de gestão ambiental por empresas e por entidades governamentais no mundo todo na tentativa de conduzir os atuais padrões de consumo para uma economia menos agressiva à sociedade e ao meio ambiente. No entanto, apesar de ser considerada uma metodologia consolidada, ainda existem aspectos que necessitam de evolução para aumentar a confiança na tomada de decisão. Ciente da relevância dos temas de ACV e produção sustentável, esta tese teve como objetivo avaliar as incertezas associadas às escolhas da abordagem em processos multifuncionais e à avaliação de impactos na avaliação do ciclo de vida, aplicado ao estudo de caso comparativo de sistemas de manejo de dejetos na suinocultura. Conduziu-se uma ACV para quantificar os impactos ambientais da suinocultura variando quatro sistemas de manejo dos dejetos (MMS): esterqueiras (Sce.Ref); biodigestores por flare (Sce.Flare); biodigestores com aproveitamento energético (Sce.CHP); e compostagem (Sce.Comp). Um roteiro de cálculo de emissões de gases dos dejetos foi proposto. Para estimar as incertezas nos fatores de emissão utilizados na estimativa de emissões foi realizada uma análise de Monte Carlo. Para as incertezas metodológicas realizou-se uma análise de sensibilidade da abordagem nos processos multifuncionais e dos métodos de avaliação de impactos do ciclo de vida. A avaliação de incertezas metodológicas também foi realizada por meio de uma simulação de Monte Carlo com base na variação dos resultados da sensibilidade, seguida por uma análise de variância (ANOVA) com o Teste de Tukey de diferença honestamente significativa (HSD). Dentre os MMS, Sce.CHP é a melhor alternativa para redução dos impactos ambientais das mudanças climáticas, eutrofização de águas doces, demanda acumulada de energia, ecotoxicidade terrestre, danos à biodiversidade e transformação de terra natural; enquanto o Sce.Ref é a melhor opção para diminuir os impactos de acidificação terrestre e eutrofização marinha. No tocante as incertezas metodológicas, as categorias de impacto de acidificação, eutrofização e ecotoxicidade de águas doces foram muito sensíveis à abordagem usada nos processos multifuncionais e aos métodos de avaliação de impacto do ciclo de vida (AICV). A categoria de impacto de ecotoxicidade de águas doces não apresentou diferença estatística entre os resultados dos cenários, deste modo para esta categoria não é possível apontar o cenário com menor impacto. As incertezas nos parâmetros apresentaram um coeficiente de variação (CV) de até 6,8% para acidificação terrestre, reforçando a necessidade de desenvolver fatores de emissão específicos para a realidade brasileira para reduzir a incerteza associada aos dados do estudo de caso. Com relação às incertezas metodológicas, conclui-se que toda tomada de decisão com base em um estudo de ACV deve ser acompanhada de uma análise de incertezas, pois a variabilidade dos resultados é grande (CV de 197% para ecotoxicidade) e, em determinadas situações somente uma análise de sensibilidade nos métodos de AICV pode levar a uma interpretação errada dos resultados. A metodologia proposta para avaliar as incertezas demonstrou-se eficiente e capaz de diminuir as incertezas na tomada de decisão.<br> / Abstract : Life cycle assessment (LCA) is a methodology standardized by ISO 14040 and 14044. LCA has been widely used as an environmental management practice by companies and government worldwide in an attempt to lead the current consumption patterns to a less aggressive economy in respect to society and the environment. However, despite being considered a consolidated methodology there are some issues that require constant methodological developments to increase the reliability in the decision-making. Aware of the importance of both themes - LCA and sustainable production - the aim of this PhD thesis was to evaluate the uncertainty due to the definitions on the approach used in multi-functional processes and in the impacts assessment in life cycle assessment, applied to a comparative case study of manure management systems of swine production. A LCA was conducted to quantify the environmental impacts of swine production considering four manure management systems (MMS): liquid manure storage in slurry tanks (Sce.Ref); the biodigestor by flare (Sce.Flare); the biodigestor for energy purposes (Sce.CHP); and composting (Sce.Comp). We proposed a specific procedure to estimate the manure emissions. Additionally, we performed a Monte Carlo simulation to evaluate the uncertainty due to different emissions factors to estimate nitrogen-related emissions from the manure-handling stage. For the methodological uncertainties, we conducted a sensitivity analysis of the approaches used in the multi-functional processes and in the life cycle impact assessment methods. The uncertainty analysis of the methodological choices was also performed through a Monte Carlo simulation based on the results of the sensitivity analysis, followed by an analysis of variance (ANOVA) with a Turkey?s honestly significant difference (HSD) test. For the MMS, Sce.CHP is the best alternative to decrease the environmental impacts on climate change, freshwater eutrophication, cumulative energy demand, terrestrial ecotoxicity, biodiversity damage potential and natural land transformation; while Sce.Ref is the best option to decrease the emissions of terrestrial acidification and marine eutrophication. Regarding to the methodological uncertainties, the impact categories of acidification, eutrophication and freshwater ecotoxicity were very sensitivity to the approach used in the multi-functional processes and the life cycle impact assessment (LCIA) method. For freshwater ecotoxicity impacts, there were no statistical difference between the options for MMS, therefore is not possible to indicate the scenario in order to decrease the environmental impacts. The uncertainties in the parameters showed a coefficient of variation (CV) up to 6.8% for terrestrial acidification, highlighting the need to create specific emissions factors for swine production in Brazil to decrease the uncertainty related to the inventory data in the case study. Regarding to the methodological uncertainties, we conclude that every decision-making based on the LCA outcomes should be accomplished by an uncertainty analysis. It was observed high variability in the results (CV up to 197% for ecotoxicity) and in specific situations, only a sensitivity analysis in the LCIA method can lead to a misleading interpretation of the LCA outcomes. The proposed methodology to evaluate the uncertainty due to methodological choices was effective and able to reduce uncertainty in decision-making.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-23T04:07:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337518.pdf: 1738301 bytes, checksum: fa2afeecf6d90e1d8cd90511d0f5ca14 (MD5) Previous issue date: 2015 / Os processos de degradação biológica ocorridos nos aterros sanitários resultam na geração de efluentes líquidos e gasosos. A emissão gasosa dos aterros, resultado da ação de microrganismos metanogênicos responsáveis pela fermentação do ácido acético e gás hidrogênio em metano e gás carbônico, é conhecida como biogás. Este gás devido sua considerável concentração em metano (45-75%) é apontado como um dos principais atores do efeito estufa antropogênico. No entanto, o metano apresenta elevado poder calorífico, podendo ser aproveitado energeticamente. Em virtude disso é importante estudar as emissões deste gás para verificar a viabilidade econômica de seu aproveitamento. Este estudo se propôs à realização de um levantamento do potencial energético de biogás no aterro sanitário de Brusque, para a geração de energia. A metodologia consistiu na análise das emissões de biogás dos drenos de captação, em conjunto com a aplicação de um modelo matemático, e com ensaios laboratoriais de atividade metanogênica BMP. Os resultados finais de caracterização do biogás, nos drenos, apresentaram uma vazão média de 117,9 Nm³/h, com concentração média de CH4 de 48,6%, para um intervalo de confiança de 95%. Já os ensaios de BMP apresentaram resultados médios de 190,6 NmlCH4, para o período de incubação de 11 dias, inferindo um valor de Lo de aproximadamente 102,54 m³CH4/TSTV, ou 20,61 m³CH4/T. Com os resultados do ensaio de BMP, se fez possível a realização de uma modelagem matemática através do software LandGEM. Como resultado da modelagem verificou-se que desde a inauguração até o ano de 2137, o aterro terá gerado 115.538.228 m³CH4, tendo como pico máximo o ano de 2032 (3.635.384 m³CH4), exatamente um ano após o encerramento do aterro e chegando ao ano 2104 , com vazão anual já próxima da vazão de metano gerada no primeiro ano de operação (aproximadamente 70.000 m³CH4), podendo abastecer cerca de 100 residências de classe média.<br> / Abstract : Biological degradation processes taking place in landfills result in the generation of liquid and gaseous effluents. The gaseous emissions from landfills as a result of the action of methanogenic microorganisms responsible for the fermentation of acetic acid and hydrogen gas into methane and carbon dioxide, is known as biogas. This gas because of its considerable concentration of methane (45-75%) is named as one of the main actors of the anthropogenic greenhouse effect. However, methane has a high calorific value and can be recovered for energy production. It is important to study landfill methane emissions to check the economic feasibility of its use. This study aimed to carry out a survey of the energy potential of biogas in a landfill located at Brusque, to generate energy. The methodology consisted of the analysis of biogas emissions from drains in conjunction with the application of a mathematical model, and laboratory tests of methanogenic activity (BMP). The final results of characterization of biogas sampled in drains had an average flow of 117.9 Nm³ / h, with an average concentration of CH4 48.6%, for a 95% confidence interval. Since BMP test results presented mean of 190.6 NmlCH4 for the 11 day incubation period, resulting in a low value of approximately 102.54 m³CH4 / TSTV or 20.61 m³CH4 / T. Results of BMP test were used to perform a mathematical model using the software LandGEM. As a result of modeling it was found that since the opening by the year 2137, the landfill will have generated 115,538,228 m³CH4, with the peak year 2032 (3,635,384 m³CH4), exactly one year after closure of the landfill and reaching the year 2104, with annual output already close to the methane flow generated in the first year of operation (approximately 70,000 m³CH4).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-15T13:16:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337907.pdf: 4159554 bytes, checksum: 3d454fd7df28630e37a941148dbd74bd (MD5) Previous issue date: 2015 / Nesta pesquisa avaliou-se o desempenho de um sistema de tratamento biológico para lixiviado de um aterro sanitário em escala real com foco em duas lagoas anaeróbias operadas em série, seguidas por um sistema de lodos ativados e uma lagoa facultativa. O objetivo do estudo foi avaliar a eficiência deste sistema biológico através do monitoramento de variáveis físico-químicas, ensaios de toxicidade e ensaios moleculares das frações líquidas afluentes e efluentes durante dois anos. As coletas foram realizadas ao longo de quinze dias, seguidas de análises laboratoriais para caracterização dos diferentes pontos de coleta ao longo de duas lagoas anaeróbias. A eficiência de remoção de matéria orgânica observada para as lagoas anaeróbias foi de 50% para DBO5,47% para DQOTotal, 49% para COT, com valores residuais médios de 1446 ± 458, 2415 ± 750 e 897 ± 1020 mg.L-1, respectivamente ao final do tratamento anaeróbio. O melhor desempenho do sistema anaeróbio ocorreu no verão quando apresentou eficiência máxima de 38 e 60%para remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo, com conteúdos residuais de 537 ± 252 e 9 ± 6 mg.L-1, respectivamente. Observou-seque em média o sistema anaeróbio apresentou concentrações de zinco(0,08 ± 0,06 mg.L-1), níquel (0,19± 0,25 mg.L-1) e Chumbo (0,07 ± 0,05mg.L-1) sempre abaixo dos padrões estabelecidos pela legislação brasileira. Verificou-se uma diminuição de apenas 41% da toxicidade na saída do tratamento anaeróbio, com valores médios de CE50,48 horas de 7%para final da lagoa anaeróbia 1(muito tóxico) e de 11% para o final do tratamento anaeróbio (lixiviado tóxico). Os ensaios nictemerais revelaram variações horárias distintas para as duas lagoas anaeróbias e o aumento da temperatura e do pH influenciou diretamente nos maiores valores do componente NTK dos diferentes estratos. Nos ensaios moleculares revelou-se que os principais agrupamentos de amplicons ocorreram nos meses de temperaturas elevadas, sendo observadas ainda diferenças na estrutura da comunidade microbiana entre os pontos de cada lagoa anaeróbia. A diversidade de espécies encontradas foi maior para as amostras obtidas no verão e no inverno e menor naquelas obtidas no outono. Os filos predominantes no presente estudo foram: Procariota, Bacteroidetes e Firmicutes. A Lagoa Anaeróbia 2 apresentou maior diversidade de espécies identificadas e os grupos encontrados estão associados à mineralização e depuração de componentes do lixiviado em processos anaeróbios. No presente estudo concluiu-se que as lagoas de estabilização anaeróbias do tratamento não foram suficientes para a depuração do lixiviados do aterro sanitário, o que justifica a adição de unidades de tratamento complementares.<br> / Abstract : This study evaluated the performance of areal-scale biological treatment system of leachate at a sanitary landfill with a focus on two anaerobic ponds operated in series, followed by a system of activated sludge and a facultative pond. The objective of the study was to evaluate the efficiency of this biological system by monitoring physical-chemical variables and conduct toxicity and molecular testing. Collections were made every two weeks, followed by laboratory analyses to characterize the different leachates. The organic material removal efficiency for the anaerobic ponds was 50% for BOD5, 47% for CODTotal and 49% for TOC, with average residual values of 1446 ± 458, 2415 ± 750 e 897 ±1020 mg.L-1 , respective to the final anaerobic treatmento. On average, in the summer, the anaerobic system had a maximum efficiency of 38% and 60% for removal of ammoniacal nitrogen and phosphorus, with residual contents of 537 ± 252 e 9 ± 6 mg.L-1, respectively. It was noted that on average the anaerobic system had concentrations of zinc (0,08 ±0,06 mg.L-1), nickel (0,19± 0,25 mg.L-1) and lead (0,07 ± 0,05 mg.L-1), always below the standards permitted by the Brazilian law. A decrease of only 41% of the output of the anaerobic treatment, was found, with average values of EC50,48hours of 7% for SLA1 (highly toxic) and of 11%for (toxic leachate). The nycthemeral tests revealed distinct hourly variations for the two anaerobic ponds and the influence of temperature and pH in the seasonality and increase of the NTK component of the different extracts. The results of the molecular DGGE tests revealed that the groupings of amplicons had greater similarity and intensity in the sample of the hotter months, with differences in the structure of the microbial community between the collection points of the anaerobic ponds influenced by the changes in season and environmental variables. The results of DNATotal sequencing also demonstrated that the change in the structure of the microbial communities and the diversity of the species found was higher in the summer and winter and lower in the autumn. The predominant phylogenetic types were: Prokaryote, Bacteroidetes and Firmicutes. Anaerobic pond 2 had a greater diversity of species identified and the groups found are associated to mineralization and depuration of leachate components present in the anaerobic processes. In this study it was concluded that the anaerobic stabilization ponds treatment were not sufficient for the clearance of leachate from the landfill, which justifies the addition of complementary treatment units .

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:52:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302405.pdf: 2070639 bytes, checksum: af3c0dbdb11149c06a20688421b73f85 (MD5) / O município de Rio Negrinho vem sofrendo com alteração da quantidade e qualidade da água devido a substituição da mata nativa por reflorestamento de pinus e acelerada urbanização. Visto isso, o presente estudo teve como objetivo analisar espacialmente os processos hidrossedimentológicos na bacia do Rio Negrinho - SC através do modelo SWAT. Foram realizado o monitoramento hidrossedimentológico, formação de banco de dados espaciais e tabulares, determinação das sub-bacias, calibração e validação do modelo, análises estatísticas, avaliação espacial da produção de água e de sedimentos e verificação da tolerância de perda de solos nas sub-bacias. Os dados simulados pelo modelo foram comparados com os dados observados de vazão em dois pontos de monitoramento da bacia e os dados de concentração de sedimento em um ponto da bacia. O desempenho do modelo foi analisado a partir do NASH (coeficiente de Nash-Sutcliffe), R2 (coeficiente de correlação), Erro médio (EM) e CMR (Coeficiente de massa residual). Os valores de NASH variaram de 0,48 a 0,61 para dados de vazão e 0,43 para dados de sedimento. Analisando o balanço hídrico da bacia o coeficiente de variação da precipitação, vazão e evapotranspiração mensal foi de 23%, 20% e 30% respectivamente. Já o armazenamento de água no solo variou muito pouco ao longo do ano, apresentando coeficiente de variação de 8,7%. Comparada a tolerância de perda de solos com os dados de produção de sedimento da bacia foi possível evidenciar que 11% da área da bacia apresentaram produção de sedimento maior que a tolerância. / The Rio Negrinho city has been suffering from the quantitative and qualitative modification of water due to replacement of native forests by pine tree reforestation and accelerated urbanization. The objective of the present study was, therefore, to spatially analyze hydrosedimentological processes in the Negrinho river basin # SC through the SWAT model. Hydrosedimentological monitoring, construction of spatial databases and table, determination of sub-basins, the model calibration and validation, statistical analysis, spatial assessment of water and sediment yield and verification of soil loss tolerance in each sub-basin were carried out. The values simulated with the model were compared with the observed data of discharge at two monitoration points and of sediment concentration at one point in the basin. The model performance was evaluated with the coefficient of Nash-Sutcliffe (NASH), the correlation coefficient (R2), the average error (MS) and coefficient of residual mass (CRM). The NASH values were from 0.48 to 0.61 for the discharge data and 0.43 for the sediment data. Analyzing the water balance of the basin the coefficient of variation of the monthly precipitation, evapotranspiration and flow were 23%, 20% and 30%, respectively. The water storage in the soil varied little throughout the year, showing its coefficient of variation of 8.7%. Comparing to soil loss tolerance with the sediment production data, it was shown that 11% of the basin area would have more sediment production than the tolerated value.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-03-04T19:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303485.pdf: 2786625 bytes, checksum: 418b22c5481bbdaa19ebf59fc91a462d (MD5) / A evapotranspiração desempenha um importante papel no balanço de água e energia entre a superfície e a atmosfera terrestre. Atualmente, técnicas de sensoriamento associadas a modelos hidrológicos são uma alternativa para a representação da evapotranspiração distribuída, frente às dificuldades de medição apresentadas pelos métodos diretos e de espacialização dos resultados obtidos pelos métodos clássicos indiretos, por representarem valores pontuais de localização específica. Nesse contexto, o objetivo desse estudo foi avaliar a distribuição espaço-temporal da evapotranspiração real na bacia do alto Rio Negro (3454 km2), região Sul brasileira, por meio de imagens ASTER aplicadas ao Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). O uso de imagens ASTER foi em função de sua resolução espacial refinada, tanto na região do visível (15 m), quanto na do infravermelho (30 e 90 m). Através de um mosaico de imagens datadas de 13 e 22 de abril de 2006 e de dados meteorológicos, o SEBAL calculou o fluxo de calor latente para o momento de aquisição das imagens como um residual do balanço de energia da superfície, possibilitando a posterior estimativa da evapotranspiração real em diferentes escalas temporais e sua análise em função dos diferentes usos e coberturas do solo. Os resultados do SEBAL foram comparados com os métodos do balanço hídrico sazonal e do simplificado, respectivamente em escala mensal e anual para 2006. Em escala diária, o SEBAL estimou satisfatoriamente a evapotranspiração em comparação com outros estudos, observando-se os valores médios, em mm.dia-1, de 1,6 (solo exposto claro), 2,2 (área urbana), 2,7 (pastagem), 2,8 (agricultura), 3,3 (solo exposto escuro), 4,2 (floresta nativa), 4,3 (reflorestamento) e 5,0 (água). Os valores de evapotranspiração real mensal e anual podem ter sidos superestimados em decorrência de ter sido utilizada apenas uma imagem de fração evaporativa para extrapolação dos dados. De maneira geral, foram observadas as maiores taxas de evapotranspiração nas áreas de florestas, que cobrem aproximadamente 71% da área da bacia, evidenciando a importância de estudos relacionados à influência da Floresta Ombrófila Mista e de Pinus sp. no balanço hídrico da bacia do alto Rio Negro / Evapotranspiration plays an important role in water and energy balance between the land surface and the atmosphere. Currently, remote sensing techniques associated with hydrological models are an alternative to the distributed representation of evapotranspiration, taking into account measurement difficulties presented by the direct methods and difficulty on the spatialization of the results obtained by classical indirect methods, because they represent specific values for specific location. In these circumstances, the objective of this study was to evaluate the spatial and temporal distribution of actual evapotranspiration in the upper Rio Negro basin (3,454 km2), Southern Brazil, using ASTER images applied to the Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL). The ASTER images were used because of their fine spatial resolution both in the visible region (15 m) and in the infrared (30 and 90 m). Through the mosaic of images from April 13th and 22nd, 2006 and the meteorological data, the SEBAL estimated the latent heat flux, for the moment of image acquisition, as a residual of the energy balance of the surface, allowing the subsequent estimation of actual evapotranspiration on different scales and its analysis for different land uses. The results obtained by the SEBAL were compared with the methods of seasonal water balance and simplified water balance, at monthly and annual scale for 2006, respectively. In comparison with other studies, the SEBAL satisfactorily estimated evapotranspiration on a daily basis, showing the average values in mm.day-1, 1.6 (light bare soil), 2.2 (urban area), 2.7 (pasture), 2.8 (agriculture), 3.3 (dark bare soil), 4.2 (native forest), 4.3 (reforestation) and 5.0 (water) Evapotranspiration values were overestimated at monthly and annual scales, probably because only one image of evaporative fraction was used for data extrapolation. In general, forest areas showed the highest rates of evapotranspiration, covering approximately 71% of the basin area. Then, it is indicated the importance of studies related to the influence of Araucaria forest and Pinus sp. on the water balance of the upper Rio Negro basin

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311998.pdf: 1164437 bytes, checksum: a53b2f44a7ea7f70d713030e3377b6b3 (MD5) / Uma das alternativas de produção de biodiesel, atualmente, em pauta, é o uso de biomassa de microalgas para a obtenção de lipídios, entretanto, existem alguns processos da sua produção que precisam de mais estudos, tais como os insumos utilizados. Uma das alternativas de matéria-prima para o cultivo é o efluente do cultivo superintensivo de camarões marinhos com bioflocos (BF). Dessa forma, o objetivo geral deste trabalho foi realizar a avaliação técnica e ambiental de diferentes culturas para a produção de microalgas destinadas a biodiesel. Para a avaliação técnica, foi considerada a produção de microalgas utilizando três meios de cultivo: (i) f/2 - elaborado com fertilizantes químicos; (ii) BF - emprego de 100% de efluente e (iii) 50/50 - elaborado com 50% de cada. A produtividade foi avaliada em relação a ganho de biomassa e a acumulação de lipídios e ésteres. Para o desempenho ambiental, foi utilizada a ACV, sendo estabelecida a unidade funcional de 1 kg de biomassa de algas contendo 25% de lipídios, produzida em 30 dias. Os limites do sistema vão da aquisição de matéria-prima até a biomassa seca de algas. Foram propostos cenários de avaliação ambiental semelhantes aos anteriores, sendo BF dividido de acordo com o procedimento de alocação adotado: BFa e BFb. Para Avaliação de Impacto Ambiental, foram consideradas categorias do método CML 2000 e a Demanda Acumulada de Energia. A produtividade de biomassa obtida em BF foi 17,5% superior às demais e, em relação à acumulação de lipídios, os valores foram semelhantes em todos os meios. Porém, a produtividade obtida nesses cultivos foi baixa. O consumo de energia foi o principal responsável também pelos principais impactos ambientais observados, no que se refere à acidificação, toxicidade humana e potencial de aquecimento global, sendo BFb o cenário menos impactante e f/2 o mais impactante. eutrofização, o cenário BFa foi o mais impactante devido as emissões de nitrato e fosfato e o cenário BFb apresentou impactos positivos, devido a dispensa do tratamento do efluente do cultivo de camarões. Percebe-se que o sistema de produção necessita de modificações a fim de tornar-se viável em escala industrial, especialmente no que se refere ao consumo de energia elétrica.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:21:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304931.pdf: 6534220 bytes, checksum: 0d9e2c5cedd53ae76b647635e04c056c (MD5) / O presente trabalho objetiva avaliar o potencial de valorização do lodo proveniente de uma estação de tratamento de esgoto, localizada no município de Florianópolis (SC), através do seu emprego em camadas de cobertura de aterro sanitário. Esta prática ocorre principalmente quando o biossólido não atinge qualidade suficiente para usos mais nobres ou como alternativa estratégica. Além disso, aterros sanitários demandam grande quantidade de material de cobertura ao longo de toda sua vida útil. A metodologia experimental da pesquisa dividiu-se em quatro etapas: 1) caracterização do lodo de ETE; 2) estabilização alcalina do lodo com diferentes percentuais de cal virgem e posterior secagem em estufa agrícola; 3) avaliação geotécnica e micro-estrutural de traços de lodo com solo argiloso; 4) avaliação da influência do lodo de esgoto na qualidade do lixiviado, em um piloto experimental. Os resultados apontaram que o lodo de esgoto in natura possui em média umidade de 87%, pH de 6,5 e relação sólidos voláteis/ sólidos totais de 0,73. Para este lodo atingir padrão Classe B, segundo a Resolução CONAMA n°375 de 2006, além das condições requeridas em coberturas de aterro (umidade de 50% e o teor de SV/ST igual a 0,4), foi necessário adicionar 30% de cal virgem (em base seca) e deixar o lodo secar por aproximadamente 31 dias na estufa, considerando reviramento 3 vezes por semana e uma altura de disposição do lodo igual a 15 cm. O tempo de secagem, no entanto, muda conforme a época do ano e pode chegar até aproximadamente 44 dias entre o inverno e a primavera. A partir dos ensaios geotécnicos recomenda-se aplicar o traço de 1:1 (solo:lodo caleado em 30% - peso) em sistemas de coberturas finais como camadas superficiais (vegetativas) e/ou camadas de proteção. Não se recomenda, porém, sua aplicação em camadas drenantes ou camadas de fundação. Em camadas intermediárias ou diárias, traços 1:2,33 (solo:lodo 30%) seriam os mais recomendados. O lodo aplicado como cobertura pode influenciar no aumento da concentração de alguns parâmetros no lixiviado, nos primeiros dias após sua aplicação, como a DQO, a DBO, amônia, nitrito, fósforo e alguns metais, mas poucas semanas depois esses valores tendem a baixar e a ficar próximos de uma célula normal que não tivesse recebido lodo em sua cobertura. Contudo, em nenhum momento a concentração de qualquer um dos metais monitorados excedeu os limites da Resolução do CONAMA n° 430 de 2011. This study aims to research an alternative way to recycle the sewage sludge from a wastewater treatment plant (WWTP), located in Florianópolis (SC), through its use as landfill cover. This practice is adopted mainly when the sludge does not possess enough quality to be used in nobler end or as a strategic alternative. Furthermore, landfill demand large amounts of soil cover throughout its useful life. The experimental methodology of the research was divided into four steps: 1) characterization of sewage sludge, 2) alkaline stabilization of sludge with different percentages of lime and drying in a greenhouse, 3) geotechnical assessment and micro-structural analysis of mixtures of sludge and clay soil, 4) evaluation of the influence of sewage sludge on the quality of the leachate. The results showed that the raw sewage has 13% of solid content, pH 6.5 and 73% of volatile solids, relative to the total solids (SV/ST). To treat the sludge until the Class B level, according to CONAMA n° 375 de 2006, and to reach the conditions required in landfill covers (50% moisture content and the SV / ST equal to 0.4), it was necessary to add 30% calcium oxide (on dry basis) and dry the sludge in a greenhouse during 31 days, considering revolving period of 3 times a week; form of sludge disposition with 15 cm height. The drying time, however, changes seasonally and between winter and spring can reach about 44 days. The geotechnical tests showed that the best mixture of soil and sludge (treated with 30% CaO) in final cover systems as surface layers (vegetative) and / or layers of protection is with the ratio 1:1 (weight). However, its application in drainage layers or foundation layers is not recommended. To the intermediate or daily cover, the proportion mixture 1:2,33 (soil: sludge 30%) would be most recommended. The sludge used as landfill cover may influence on the increase of the concentration of some parameters of the leachate in the first days after application, such as COD BOD, ammonia, nitrite, phosphorus and some metals. Nevertheless, a few weeks later these values tend to decrease and become close to a normal cell that had not received sludge in its coverage. Besides, at no time the concentration of any metals monitored exceeded the limits established by CONAMA n° 430 de 2011.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental / Made available in DSpace on 2013-06-25T19:28:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309797.pdf: 3232867 bytes, checksum: 271641ac68a89741ca7db783319d4e57 (MD5) / Existem cada vez mais evidências de que o alumínio é prejudicial para a saúde. Seu excesso no organismo prejudica o transporte de ferro e as funções do ATP, além de provocar osteomalacia, encefalopatia por diálise e anemia microcítica. Suspeita-se também que possa ser um fator desencadeante da doença de Alzheimer e da esclerose múltipla. Uma das fontes mais importantes de entrada de alumínio no organismo humano é a água potável. A tecnologia empregada para remover o alumínio foi a remoção via uso de biopolímeros, por serem materiais abundantes e biodisponíveis, renováveis, de custo relativamente baixo e não tóxicos. Os biopolímeros escolhidos em base à literatura foram a carboximetilcelulose e a quitina. Estes biomateriais podem remover alumínio via processos de adsorção e/ou de complexação via formação de ligações entre seus grupos funcionais e o alumínio. O presente trabalho objetivou: a) determinar a capacidade de remoção de Al3+ por ambos os biopolímeros na faixa de concentração do metal encontrada em água de abastecimento público; b) caracterizar o mecanismo e a velocidade do processo de remoção de Al3+ pelos biopolímeros por meio de estudos isotérmicos, espectroscópicos e cinéticos; c) efetuar estudos de remoção de alumínio em fluxo contínuo visando encontrar os melhores parâmetros operacionais. Os ensaios de remoção de alumínio foram efetuados em regime de batelada utilizando soluções aquosas sintéticas contendo diferentes concentrações de alumínio e diferentes quantidades de biopolímeros. Foram efetuados diferentes experimentos para determinar as condições ideais de pH, temperatura, relação quantidade de biopolímero/concentração de alumínio e tempo de contacto água/biopolímero que levam às melhores remoções de alumínio. Os resultados permitiram concluir que a carboximetilcelulose não é um agente de remoção de alumínio adequado quando este se encontra presentes em baixas concentrações características de águas para abastecimento. Em contraste, a quitina demonstrou uma capacidade de remoção excelente, mesmo a temperatura ambiente e sem necessidade de modificar o pH da amostra. Com objeto de caracterizar o mecanismo que rege a remoção de alumínio pelos biopolímeros, foram efetuados estudos de isotermas de adsorção utilizando soluções sintéticas. Os dados experimentais dos ensaios foram comparados com os modelos de isoterma de Langmuir, Freundlich, Sips e Tóth. O modelo que melhor ajustou-se foi o de Tóth, o que indica um mecanismo de remoção via quimissorção, mas com interações Al-biopolímero mais fracas que as correspondentes ao modelo de Langmuir. A capacidade máxima de remoção de alumínio calculada foi de 20,144 mg Al3+ / g quitina, valor muito adequado para o emprego de quitina em procedimentos em maior escala. Análises por espectroscopia infravermelha (IFTR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) contribuíram para uma melhor caracterização do material, antes e após o processo de remoção, bem como do mecanismo envolvido no processo. Os estudos cinéticos, efetuados com soluções sintéticas, água de poço e água decantada de estação de tratamento de água, revelaram cinéticas de pseudo-segunda ordem, atingindo-se os residuais de alumínio permitidos pela normativa em ~30 minutos para o biopolímero quitina. Para a remoção total de alumínio foram necessários tempos de contacto de ~160 minutos, dependendo da relação Al3+/biopolímero usada. Os ensaios em fluxo contínuo e descendente de água de poço através de uma coluna contendo quitina compactada mostraram-se muito promissores. A técnica mostrou-se capaz de remover alumínio de grandes volumes de água com tempos curtos de contacto sem atingir a saturação do biopolímero, demonstrando uma capacidade de remoção máxima de 9,53 mg Al3+/ g quitina, sendo capaz de manter a água abaixo do valor máximo permitido nas condições analisadas por mais de 2 horas com uma taxa de 6,7 m3 m-2 h-1. O estudo efetuado demonstrou que a quitina é um biomaterial muito adequado para a remoção de alumínio de água para abastecimento, tanto em regime de batelada como em contínuo. Estes resultados, junto com seu baixo custo, que faz desnecessário aplicar processos para sua regeneração após saturação, permitem concluir que a quitina é um excelente agente de remoção de alumínio a escala de laboratório que pode ser testado em experimentos em maior escala / There is increasing evidence that aluminum may be harmful to human health. Its excess impairs the body iron transport and functions of ATP, besides causing osteomalacia, dialysis encephalopathy and microcytic anemia. It is suspected that can also be a trigger factor of Alzheimer's disease and multiple sclerosis. One of the most important sources of aluminum intake and ingestion in the human body is drinking water. Therefore, this study aimed to remove the aluminum present in water supplies, from both natural and introduced from coagulants used in water treatment stations. The technology employed to remove the aluminum was via use of biopolymers, to be bioavailable, abundant, renewable, relatively inexpensive non-toxic materials. The polymers chosen were based on literature were carboxymethylcellulose and chitin. Those biomaterials can remove aluminum via adsorption processes and/or complexing via the formation of bonds between their functional groups and aluminum. This study aimed to: a) determine the removal capacity of Al3+ for both polymers in the concentration range of metal found in public water supply, b) to characterize the mechanism and speed the process of Al3+ removal by the biopolymers through isothermal, kinetic and spectroscopic studies; c) conduct aluminum removal studies in continuous flow in order to find the best operating parameters. The aluminum removal tests were made under batch conditions, using synthetic aqueous solutions containing different concentrations of Al3+ and different amounts of biopolymers. Several experiments were performed to determine the optimal conditions of pH, temperature, relative amount of biopolymer/aluminum concentration and contact time water/biopolymer that lead to a better Al3+ removal. The results showed that carboxymethylcellulose is not an suitable agent for Al3+ removal when it is present in low concentrations of features for water supply. In contrast, a chitin demonstrated excellent ability to remove Al3+, even at room temperature and without need to modify the pH of the sample. Aiming characterizing the mechanism governing the removal of aluminum by biopolymers, adsorption isotherms studies using synthetic solutions were carried out. The experimental tests were compared with the Langmuir, Freundlich, Sips and Toth isothermal models. The model that best fitted the experimental data was Tóth model, which indicates a removal mechanism through chemisorption, but with a Al-biopolymer interaction weaker than those corresponding to the Langmuir model. The maximum aluminum removal was estimated to be 20.144 mg Al3+/g chitin, a very suitable value for the use of chitin in procedures on a larger scale. Analysis by infrared spectroscopy (IFTR) and scanning electron microscopy (SEM) contributed to a better characterization of the material before and after the removal process as well as the mechanism involved. The kinetic studies performed with synthetic solutions, well water and decanted Water Treatment Plant water, showed kinetics of pseudo-second order, reaching the residual aluminum allowed by WHO guide in ~ 30 minutes for the biopolymer chitin, with a complete Al3+ removal from the solution within a contact time of ~ 160 minutes, depending on the relationship Al3+/QTN used. The tests and down-stream flux of well water through a packed column containing QTN were very promising. The QTN was capable of removing aluminum from large volumes of water with short times of contact without reaching the saturation of the biopolymer, showing a maximum adsorption capacity of 9.53 mg Al3+/g chitin, being capable of maintaining the water below the maximum permitted concentration for over two hours at a rate of 6,7 m3 m2 h-1. The studies performed demonstrated that chitin is a biomaterial very suitable for the removal of water for aluminum, both under batch and continuous. These results, along with its low cost, which makes it unnecessary to apply processes for regeneration after saturation, allow to conclude that the chitin is an excellent agent for removing aluminum laboratory scale that can be tested in experiments on a larger scale