Reduções dos níveis de sulfato nos solos vêm sendo observadas em função de práticas agrícolas e exportação de biomassa. O enxofre Elementar (S0) pode ser usado como fertilizante, contudo para ser absorvido pelas plantas deve ser antes oxidado a sulfato. A oxidação microbiológica do S0 está associada com Acidithiobacillus thiooxidans, apesar de muitos trabalhos não detectarem esta espécie nos solos. Trabalhos recentes têm mostrado uma grande diversidade de microrganismos capazes de oxidar o S0 no solo além do A. thiooxidans, entretanto, pouco se sabe sobre esta diversidade em solos brasileiros. Os objetivos deste trabalho foram determinar a taxa de oxidação do S0 em três solos brasileiros, a diversidade de Bacteria e Archaea envolvidas nesse processo, isolar bactérias oxidantes de enxofre (BOE) e avaliar seu potencial como biofertilizante. Amostras de solos foram coletadas em Anhembi/SP (ANB), Brasília, DF (BRA) e Rondonópolis, MT (RDP). Os solos foram enriquecidos com 10 g de S0 kg-1 (+S0) ou não (-S0) e incubados em microcosmos a 28 oC por 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 e 102 dias. A taxa de oxidação do S0 variou entre 2,8 e 3,2 ug S cm-2 dia-2 nos solos arenosos (ANB e RDP) e 1,3 ug S cm-2 dia-2 no solo argiloso (BRA) após 102 dias de incubação. A oxidação do S0 elevou a quantidade de sulfato e reduziu o pH principalmente nos solos arenosos. A aplicação do S0 alterou a estrutura e a diversidade da comunidade microbiana. Foram obtidas 811 seqüências do gene rRNA 16S de bactérias, sendo agrupadas em 518 Unidade Taxonômicas Operacionais (UTOs). Os principais filos nos solos foram Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria. Foram obtidas 463 seqüências de rRNA 16S de Archaea, sendo agrupadas em 39 UTOs. Mais de 84% da UTOs foram classificadas como Archaea não classificadas enquanto 15% foram classificadas como Euryarchaeota. A diversidade de Archaea não foi muito afetada pelo S0. Cinqüenta BOE foram isoladas e afiliadas a Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) e Firmicutes (14%) após o seqüenciamento do rRNA 16S. Os gêneros atribuídos foram: Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium. Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus e Bacillus. Esferas de alginato +S0, contendo os isolados de BOE ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) e A. thiooxidans foram incubados em areia estéril, resultando no aumento de 111%, 430% e 5350% no SO4 2- comparado ao controle negativo após 14 dias de incubação, respectivamente. As taxas de oxidação do S0 foram 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) e 130 (A. thiooxidans) vezes maiores do que o controle negativo após o mesmo período. As micro-esferas carregando as bactérias e o S0 foram incubadas nos solos ANB e BRA durante 54 dias. A. thiooxidans foi o oxidante de enxofre mais eficiente, apresentando a maior taxa de oxidação, aumento do SO4 2- e redução do pH em comparação com os outros isolados de BOE. As esferas de A. thiooxidans também foram capazes de solubilizar rocha fosfática. Novas informações foram geradas sobre a diversidade de bactérias envolvidas na oxidação do S0 em solos brasileiros. / Depletion of sulfur levels in soil has been observed as a result of agricultural practices and biomass harvesting. Elemental sulfur (S0) may be an interesting fertilizer, however it must be oxidized to sulfate in order to be taken up by plants. Biological oxidation of S0 is commonly associated to Acidithiobacillus thiooxidans, although many studies failed to detect them in soils. Recent efforts have shown a great diversity of microorganisms able to oxidize S0, besides A. thiooxidans. Nevertheless, no information is available for Brazilian soils. The aims of this work were to determine the S0 oxidation rates of three Brazilian soils, the bacterial and archaeal communities diversity associated to S0 oxidation, as well as, to isolate sulfur oxidizing bacteria (SOB) and evaluate its potential as a biofertilizer. Soils sampled in Anhembi, SP (ANB), Brasília, DF (BRA) and Rondonópolis, MT (RDP) were enriched with 10 g of S0 kg-1 (+S0) or not (-S0) and incubated in microcosms for 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 and 102 days under 28 oC. Oxidation rates of S0 were low, ranging to 2,8 and 3,2 ug S cm-2 day-2 in the sand soils (RDP and BRA) and 1,3 ug S cm-2 day-2 in the clay one (BRA) after 102 days incubation. Soil SO4 2- content was increased and pH decreased as result of S0 oxidation mainly in the sand soils. Bacterial community structure and diversity were affected by S0 amendment and time of incubation, represented by changes in the DGGE profile and phylum distribution. Were obtained 811 bacterial 16S rRNA sequences, clustered in 518 Operational Taxonomic Units (OTUs). The predominant phyla in the soils were Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria. Were obtained 463 archaeal 16S rRNA sequences clustered into 39 OTUs. More than 84% of the OTUs were assembled to unclassified Archaea whereas 15% were classified as Euryarchaeota. Archaea diversity was not mostly affected by S0. Fifty SOB were isolated and affiliated to Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) and Firmicutes (14%) after 16S rRNA sequencing. The assigned genera were Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium, Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus and Bacillus. Alginate beads containing the SOB isolates ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) and A. thiooxidans plus S0 were incubated in sterile sand resulting in 111%, 430% and 5350% increment in SO4 2- comparing to negative controls after 14 days incubation, respectively. The S0 oxidation rate was 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) and 130 (A. thiooxidans) times greater than the negative control after the same time. The entrapped bacteria with S0 were incubated in ANB and BRA soils for 54 days in microcosms. A. thiooxidans was the best S0 oxidizer, showing the highest oxidation rate, increment in SO4 2- and pH decrease comparing with the other SOB isolates. A. thiooxidans beads were also able to solubilize phosphate rock. New information was generated about the bacterial diversity involved in the S0 oxidation in Brazilian soils.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 435561.pdf: 2728241 bytes, checksum: da1ed4c71f1e2687c93e62b56427d257 (MD5) Previous issue date: 2011-11-28 / The Brazilian coal has about 50% ash and high sulfur content is usually classified as a low rank. Information about the mineral and organic fractions of coal, through a series of analytical characterization techniques are essential for its sustainable use. In this study, the content of mineral matter (MM) in Brazilian coal, was obtained from the ash content of medium temperature (300?C, 400?C and 370?C) and low temperature (<200?C) with oxygen plasma (LTA) with the purpose to isolate the MM without the changes caused by high temperatures (775?C) and analyze it without the interference caused by organic matter. Due to environmental problems caused by sulfur in the coal, peroxidation was evaluated as a desulfurization process and estimation of the contents of sulfur forms in coals. The results shows that the percentage of MM obtained at 300?C and LTA are approximately 8 to 17% higher than ash contents obtained at high temperatures. The process of peroxidation in hydrochloric acid media showed to be a technique that can be applied to the desulfurization of coal by removal of 86% to 98% of pyritic sulfur. The concentration of sulphate in the extracts can be used to predict the total sulfur (&#8804; 14% error) for samples with lower relative levels of organic sulfur (<30% Stotal). The sum of the pyritic and sulfate sulfur can also be estimated from the levels of dissolved sulfate, with errors less than 14% for most of the coals studied. Measurements of iron content gives an indication of the amount of pyrite present, with an error of ?12%. / O carv?o brasileiro apresenta em m?dia 50% de cinzas e elevados teores de enxofre sendo normalmente classificado como de baixo rank. A obten??o de informa??es sobre as fra??es mineral e carbonosa do carv?o, atrav?s de uma s?rie de t?cnicas anal?ticas de caracteriza??o ? indispens?vel para o seu uso sustent?vel. Neste estudo o conte?do de mat?ria mineral (MM), em carv?es brasileiros, foi obtido do teor de cinzas a m?dia temperatura (300?C, 370oC e 400?C) e baixa temperatura (<200?C) com plasma de oxig?nio (LTA) com o intuito de isolar a MM sem as transforma??es provocadas por altas temperaturas (775?C) e analis?-la sem a interfer?ncia provocada pela mat?ria carbonosa. Devido aos problemas ambientais causados pelo enxofre presente no carv?o, a peroxida??o foi avaliada como um processo de dessulfuriza??o e estimativa dos teores das formas de enxofre em carv?es. Os resultados mostraram que os teores de MM obtidos a 300?C e LTA s?o em m?dia de 8 a 17% maiores que os teores de cinzas obtidos a altas temperaturas. O processo de peroxida??o em meio ?cido clor?drico mostrou ser uma t?cnica adequada na dessulfuriza??o do carv?o com remo??es de 86% a 98% do enxofre pir?tico. A medida da concentra??o de sulfato presente nos extratos pode ser usada na previs?o do enxofre total (erros &#8804; 14%) para amostras com menores teores relativos de enxofre org?nico (<30% Stotal). O somat?rio dos teores de enxofre pir?tico e sulf?tico podem tamb?m ser estimados ? partir dos teores de sulfato dissolvidos, com erros menores que 14% para a maioria dos carv?es estudados. As medidas de teores de ferro dissolvido podem ser utilizadas na estimativa da quantidade de enxofre pir?tico presente, com erro de ? 12%.

Reduções dos níveis de sulfato nos solos vêm sendo observadas em função de práticas agrícolas e exportação de biomassa. O enxofre Elementar (S0) pode ser usado como fertilizante, contudo para ser absorvido pelas plantas deve ser antes oxidado a sulfato. A oxidação microbiológica do S0 está associada com Acidithiobacillus thiooxidans, apesar de muitos trabalhos não detectarem esta espécie nos solos. Trabalhos recentes têm mostrado uma grande diversidade de microrganismos capazes de oxidar o S0 no solo além do A. thiooxidans, entretanto, pouco se sabe sobre esta diversidade em solos brasileiros. Os objetivos deste trabalho foram determinar a taxa de oxidação do S0 em três solos brasileiros, a diversidade de Bacteria e Archaea envolvidas nesse processo, isolar bactérias oxidantes de enxofre (BOE) e avaliar seu potencial como biofertilizante. Amostras de solos foram coletadas em Anhembi/SP (ANB), Brasília, DF (BRA) e Rondonópolis, MT (RDP). Os solos foram enriquecidos com 10 g de S0 kg-1 (+S0) ou não (-S0) e incubados em microcosmos a 28 oC por 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 e 102 dias. A taxa de oxidação do S0 variou entre 2,8 e 3,2 ug S cm-2 dia-2 nos solos arenosos (ANB e RDP) e 1,3 ug S cm-2 dia-2 no solo argiloso (BRA) após 102 dias de incubação. A oxidação do S0 elevou a quantidade de sulfato e reduziu o pH principalmente nos solos arenosos. A aplicação do S0 alterou a estrutura e a diversidade da comunidade microbiana. Foram obtidas 811 seqüências do gene rRNA 16S de bactérias, sendo agrupadas em 518 Unidade Taxonômicas Operacionais (UTOs). Os principais filos nos solos foram Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria. Foram obtidas 463 seqüências de rRNA 16S de Archaea, sendo agrupadas em 39 UTOs. Mais de 84% da UTOs foram classificadas como Archaea não classificadas enquanto 15% foram classificadas como Euryarchaeota. A diversidade de Archaea não foi muito afetada pelo S0. Cinqüenta BOE foram isoladas e afiliadas a Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) e Firmicutes (14%) após o seqüenciamento do rRNA 16S. Os gêneros atribuídos foram: Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium. Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus e Bacillus. Esferas de alginato +S0, contendo os isolados de BOE ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) e A. thiooxidans foram incubados em areia estéril, resultando no aumento de 111%, 430% e 5350% no SO4 2- comparado ao controle negativo após 14 dias de incubação, respectivamente. As taxas de oxidação do S0 foram 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) e 130 (A. thiooxidans) vezes maiores do que o controle negativo após o mesmo período. As micro-esferas carregando as bactérias e o S0 foram incubadas nos solos ANB e BRA durante 54 dias. A. thiooxidans foi o oxidante de enxofre mais eficiente, apresentando a maior taxa de oxidação, aumento do SO4 2- e redução do pH em comparação com os outros isolados de BOE. As esferas de A. thiooxidans também foram capazes de solubilizar rocha fosfática. Novas informações foram geradas sobre a diversidade de bactérias envolvidas na oxidação do S0 em solos brasileiros. / Depletion of sulfur levels in soil has been observed as a result of agricultural practices and biomass harvesting. Elemental sulfur (S0) may be an interesting fertilizer, however it must be oxidized to sulfate in order to be taken up by plants. Biological oxidation of S0 is commonly associated to Acidithiobacillus thiooxidans, although many studies failed to detect them in soils. Recent efforts have shown a great diversity of microorganisms able to oxidize S0, besides A. thiooxidans. Nevertheless, no information is available for Brazilian soils. The aims of this work were to determine the S0 oxidation rates of three Brazilian soils, the bacterial and archaeal communities diversity associated to S0 oxidation, as well as, to isolate sulfur oxidizing bacteria (SOB) and evaluate its potential as a biofertilizer. Soils sampled in Anhembi, SP (ANB), Brasília, DF (BRA) and Rondonópolis, MT (RDP) were enriched with 10 g of S0 kg-1 (+S0) or not (-S0) and incubated in microcosms for 0, 6, 22, 38, 54, 67, 86 and 102 days under 28 oC. Oxidation rates of S0 were low, ranging to 2,8 and 3,2 ug S cm-2 day-2 in the sand soils (RDP and BRA) and 1,3 ug S cm-2 day-2 in the clay one (BRA) after 102 days incubation. Soil SO4 2- content was increased and pH decreased as result of S0 oxidation mainly in the sand soils. Bacterial community structure and diversity were affected by S0 amendment and time of incubation, represented by changes in the DGGE profile and phylum distribution. Were obtained 811 bacterial 16S rRNA sequences, clustered in 518 Operational Taxonomic Units (OTUs). The predominant phyla in the soils were Acidobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria. Were obtained 463 archaeal 16S rRNA sequences clustered into 39 OTUs. More than 84% of the OTUs were assembled to unclassified Archaea whereas 15% were classified as Euryarchaeota. Archaea diversity was not mostly affected by S0. Fifty SOB were isolated and affiliated to Proteobacteria (68%), Actinobacteria (18%) and Firmicutes (14%) after 16S rRNA sequencing. The assigned genera were Aurantimonas, Acinetobacter, Novosphingobium, Methylobacterium, Paracoccus, Bradyrhizobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Micrococcus and Bacillus. Alginate beads containing the SOB isolates ANB9 (Acinetobacter), RDP5 (Mycobacterium) and A. thiooxidans plus S0 were incubated in sterile sand resulting in 111%, 430% and 5350% increment in SO4 2- comparing to negative controls after 14 days incubation, respectively. The S0 oxidation rate was 4,7 (ANB9), 18 (RDP5) and 130 (A. thiooxidans) times greater than the negative control after the same time. The entrapped bacteria with S0 were incubated in ANB and BRA soils for 54 days in microcosms. A. thiooxidans was the best S0 oxidizer, showing the highest oxidation rate, increment in SO4 2- and pH decrease comparing with the other SOB isolates. A. thiooxidans beads were also able to solubilize phosphate rock. New information was generated about the bacterial diversity involved in the S0 oxidation in Brazilian soils.

O presente trabalho teve como objetivos o estudo das propriedades nanoestruturais, características morfológicas e avaliação do comportamento fotocatalítico de filmes de dióxido de titânio dopados com enxofre. Os filmes de TiO2 foram crescidos sobre borossilicato, por meio da técnica de MOCVD, na temperatura de 400 °C. O processo de dopagem com enxofre deu-se a partir do tratamento termoquímico de sulfetação, realizado sob atmosfera de H2 / 2%v. H2S, nas temperaturas de 50 °C, 100 °C e 150 °C, o que resultou em teores de S de 8 at.%, 3 at.% e 0,2 at.%, respectivamente. A degradação do corante alaranjado de metila foi utilizada para avaliar a atividade fotocatalítica dos filmes sob radiação ultravioleta e visível. Todos os filmes exibiram a formação da fase anatase, compostos por grãos bem definidos, e estrutura colunar densificada. Foi observada a formação de grupos SO42- na superfície dos filmes dopados, indicando a substituição dos íons Ti4+ pelo cátion S6+, e a formação da ligação Ti-O-S nos filmes. Os testes de degradação indicaram que os filmes de S-TiO2 apresentam atividade fotocatalítica tanto sob radiação UV, quanto em luz visível. O filme de 8 at.% S-TiO2, dopado a 50 °C, exibiu o melhor comportamento fotocatalítico, com 72,1 % de degradação do corante sob luz visível. Os resultados sugerem que a dopagem com S, além de formar uma morfologia favorável ao processo de fotocatálise, promoveu um deslocamento da absorção do TiO2 para a região do espectro visível, o que consequentemente permite a sua aplicação prática sob luz solar ou lâmpadas de luz visível. / The present work aims the study of the nanostructural properties, morphological characteristics and photocatalytic behavior evaluation of sulfur-doped titanium dioxide films. TiO2 films were grown on borosilicate by MOCVD at 400 °C. Sulfur doping process was carried out by the thermochemical treatment under H2 / 2%v. H2S atmosphere at 50 °C, 100 °C and 150 °C, which resulted in S contents of 8 at%, 3 at% and 0.2 at%, respectively. Methyl orange dye degradation was used to evaluate the photocatalytic activity of the films under UV-Vis radiation. All films exhibited the formation of the anatase phase, composed to well-defined grains, and dense columnar structure. SO42- groups were observed on the surface of all S-doped films, indicating the substitution of the Ti4+ ions by the S6+ cation, and the formation of Ti-O-S bond in the films. Degradation tests indicated that the S:TiO2 films present photocatalytic activity both under UV radiation and visible light. 8 at.% S:TiO2 film, doped at 50 °C, presented a higher photocatalytic performance, with 72.1 % of dye degradation under visible light. The results suggest that the sulfur doping, besides forming a morphology favorable to the photocatalysis process, caused a shift of the TiO2 films absorption to the visible spectrum region, which allows their practical application under sunlight or visible light bulbs.

Medidas de tempo de vôo, em cinco diferentes temperaturas, foram realizadas em enxofre ortorrômbico para vários campos elétricos, tanto positivos como negativos. O trânsito dos portadores negativos foi mais extensivamente analisado e para baixas intensidades de luz, isto é, o caso do sinal fraco, os seguintes fatos foram verificados; a) não foi detectada dependência da mobilidade com o campo elétrico; b) a razão da corrente no tempo t para a corrente inicial mostrou não ser uma função universal do tempo, (isto é, independente do campo aplicado). Transporte dispersivo, discernível através da dependência da mobilidade com o campo elétrico, foi detectado pelo fato a. Contudo, para o transporte não dispersivo nós devemos esperar que a corrente normalizada leve a uma função universal do tempo, somente dependente do tempo de captura e, eventualmente, do tempo de soltura dos portadores, contrário ao que foi encontrado em b. A parte principal desta tese foi dedicada a testar nossos resultados com modelos existentes e o efeito esperado da falha das suposições nos resultados. Nós fomos então levados a um novo modelo, o qual explicou razoavelmente os resultados; a luz joga portadores, não só no canal normal de condução, mas também em um nível extra, confinado à região superficial, caracterizado por uma mobilidade dependente da profundidade. Soluções numéricas foram obtidas para confirmar a validade das soluções analíticas aproximadas obtidas. Um modelo aproximado foi desenvolvido para explicar o efeito do campo elétrico na extração de portadores da zona iluminada / Time off light measurements, in five different temperatures, were carried out in orthorhombic sulphur for various electric fields, both positive and negative. The transit of negative carriers were more thoroughly analyzed and at low light intensities, that is, the small signal case, the following facts were well established; a) no electric field dependence of the mobility was detected, b) the ratio of the current at a time t to the initial current was found not to be a universal function of the time (that is, independent of the applied field). Dispersive transport, discernible through its field dependent electron mobility, is ruled out by a. However, for non dispersive transport, we should expect the normalized current to lead to a universal function of time, only dependent of the trapping and, eventually, de-trapping times of the carriers, contrary to what was found in b. The main part of this thesis was devoted to test our results with the existing models and the expected effect of the breakdown of the simplified assumptions on the results. We were thus lead to a new model, which reasonable explained the results: light put carriers, not only in the normal conduction channel, but also in an extra level, confined to the surface region, characterized by a depth dependent mobility. Computer solution were carried out to confirm the validity of approximate analytic solutions thus obtained. An approximate model was also developed to explain the effect of the electronic field on the extraction of carriers from the illuminated zone

O carvão mineral nacional representa uma alternativa atraente para a solução do problema energético do Brasil. Os maiores problemas técnicos associados à queima dos carvões minerais brasileiros referem-se à emissões de gases poluentes de enxofre e nitrogênio e a problemas causados por fusão de cinzas. Por outro lado, a queima eficiente e limpa de biomassa e resíduos industriais entre outros materiais combustíveis, pode trazer benefícios ambientais consideráveis. O processo de combustão em leito fluidizado é reconhecidamente flexível quanto ao uso de combustível, trabalha com baixas temperaturas que evitam a fusão de cinzas e diminuem a emissão de NOx e permite a remoção de SOx ainda dentro do leito, por meio da adição de calcário o que dispensa tratamento adicional para este gás. Considerando o exposto acima, uma planta piloto de combustão em leito fluidizado foi projetada e construída no NETeF da EESC/USP e utilizada inicialmente para testes de remoção de SO2 durante a queima de carvão. A concepção e construção do reator e de seus periféricos são discutidas e os resultados são apresentados. Na absorção de SO2 duas variáveis foram consideradas; a relação molar Ca/S e o excesso de ar de combustão. Os resultados mostram eficiência de remoção de SO2 de até 94% para relação Ca/S = 4 e excesso de ar de 21%. Para a relação Ca/S = 1, a mais baixa utilizada neste trabalho e que representa a condição estequiométrica, este valor cai para 55%. O excesso de ar mostrou um papel claro, porém mais modesto. A redução do excesso de ar de 21% para a condição estequiométrica levou a eficiência de 94 para 84%. / The utilization of coal is an attractive way to reduce some of the energy problems in Brazil. Major problems associated with coal combustion are polutant emissions, mainly SOx and NOx and ash fusion. Additionally, the efficient combustion of biomass and industrial hazardous wastes, among other fuels, can bring a significant environmental benefit. Fluidized bed combustion is recognized to be flexible in the use of fuel, produce low temperature that avoid ash fusion and reduce NOx emissions, and allow SOx absorption by limestone inside the bed, what makes unnecessary additional gas treatment for this pollutant. Considering that, a fluidized bed combustion pilot plant was projected and built in NETeF at EESC/USP and initially used for investigations of the SO2 absorption by limestone during coal combustion. The concept and construction of the plant are presented and discussed and the results are shown. Regarding the absorption of SO2, two variables were investigated, namely the molar ratio Ca/S and the excess of combustion air. An absorption efficiency of up to 94% was achieved with Ca/S = 4 and excess air of 21%. When Ca/S = 1 was used - what represents the stoichiometric ratio and was the lowest used in this work, this efficiency dropped to 55%. Excess air showed a clear but more modest role. The decrease of excess air from 21% to the stoichiometric condition decreased the efficiency from 94 to 84%.

O objetivo desse projeto de pesquisa foi avaliar a redução do sulfato e promover a remoção do sulfeto, por via de conversão a enxofre elementar, em reatores combinados anaeróbio/microaerado. Para tanto foram utilizados três sistemas com objetivos específicos. A primeira configuração foi um reator anaeróbio de leito fixo e ordenado integrado a um reator microaerado com membrana externa (ABFSB-RME) com o qual se avaliou a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da presença de biomassa aderida na remoção do sulfeto. A segunda configuração avaliada foi um reator UASB com um reator microaerado de membrana helicoidal externa (UASB-RMHE), com o qual se avaliou a formação de biofilme no interior da membrana e a alteração do pH para a remoção do sulfeto em sua fase gasosa. A terceira configuração foi um reator anaeróbio de leito fixo e ordenado combinado a um reator microaerado com membrana helicoidal e submersa ao meio liquido (ABFSB-RMHS) com a finalidade de avaliar a remoção do sulfeto com aplicação de fluxo de ar no interior da membrana e avaliar a influência do TDH na eficiência de conversão do sulfeto. Os resultados indicam que a troca periódica das membranas tem influência na eficiência da conversão do sulfeto para o sistema ABFSB-RME. O sistema UASB-RMHE apresentou dados de remoção de sulfeto estáveis durante 35 dias, com remoção de até 90%, porém a retro lavagem da membrana é essencial para o aumento da vida útil do sistema A alteração do pH provocou a deslocamento de equilíbrio do sulfeto, e apresentou remoção do sulfeto no biogás de 98% para pH 7,5 e 50% para pH 7,0. O sistema ABFSB-RMHS propiciou remoção estável de sulfeto e a formação em camadas de enxofre elementar ao redor da membrana que se rompiam permitindo, assim, a sedimentação e recuperação do material sólido. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que os sistemas apresentam viabilidade e potencial no tratamento de águas ricas em compostos de enxofre e para a recuperação de enxofre elementar, além de apresentar versatilidade por meio de variáveis operacionais, com as quais se podem obter o controle e aperfeiçoamento do sistema. / The aim of this research study is to evaluate the reduction of sulfate and promote the removal of sulfide by conversion to elemental sulfur in anaerobic/micro-aerobic reactors. Therefore, were used three reactors settings combined with specific aims. The first configuration is an anaerobic fixed-structured bed reactor integrated to a micro-aerobic with external membrane reactor (ABFSB-RME) to evaluate the influence of HRT and the presence of biomass adhered to the removal of sulfide. The second configuration evaluated was an UASB reactor with a micro-aerobic reactor with external and helically wound membrane (UASB-RMHE), in which the biofilm formation within the membrane and the change in pH for the removal of sulfide in a gaseous phase were evaluated. The third configuration was a combination of an anaerobic fixed-structured bed reactor to a micro-aerobic reactor with helically wound and submerged membrane (ABFSB-RMHS) in order to evaluate the removal of sulfide with air flow application within the membrane and to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT) in sulfide removal efficiency. The results indicate that the periodic exchange membranes have influence on the conversion efficiency of the sulfide to ABFSB-RME system. The UASB-RMHE system showed a stable sulfide removal efficiency for 35 days, with removal of up to 90%, but the backwashing of the membrane is essential for increasing the life of the system. The pH changing caused the equilibrium displacement of the sulfide and removal of sulfide introduced into the biogas 98% and 50% and pH 7.5 and pH 7.0. The ABFSB-RMHS removal system has provided stable sulfide removal and sulfur formed around the membrane layers were broken allowing sedimentation and recovering the solid material. The results of the study showed that the systems are versatile and which, by means of the operating variables, can be improved viability and presenting potential in the treatment of water rich in sulfur compounds and for the recovery of elemental sulfur.

Estudou-se o efeito da temperatura na conversão e no coeficiente global de taxa de reação no processo de absorção de SO2 por calcário em reator de leito fluidizado borbulhante atmosférico. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm e seus periféricos. Os experimentos foram feitos com a introdução de calcário em batelada no leito, fluidizado com ar contendo uma concentração constante e uniforme SO2 e aquecido eletricamente. Utilizou-se granulometria estreita de calcário com diâmetros médios de 545 e 650 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro médio de 650 &#956m. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário adicionadas ao leito durante o teste, com as demais condições mantidas constantes. As temperaturas utilizadas variaram de 700 a 958°C, a relação entre as velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida em 4/1, e fator de fluxo bolha/particulado em torno de 2,6. Os resultados mostraram que a conversão foi relativamente baixa, entre 1,2 e 10,9%, dependendo sobretudo da temperatura utilizada. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com a temperatura, atingindo um valor máximo de 500 m/s a 881ºC e decrescendo a partir deste valor. / The effect of temperature in both the conversion and the overall rate of reaction coefficient for the process of SO2 absorption by limestone within a fluidized bed was studied on a bench scale atmospheric bubbling fluidized bed reactor. The reactor had an internal diameter of 160 mm and was 450 mm high. The bed was fluidized with air with a concentration of about 950 ppm of SO2. This mixture was electrically heated. The bed material was quartz sand with a narrow size distribution of around 650 &#956m. Limestone was fed to the bed with narrow sized particles of 545 and 650 &#956m. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g of limestone into the bed with the other variables kept constant. Process temperatures ranged from 700 to 958°C, the relation between gas fluidization velocity and minimum gas fluidization velocity was fixed at 4/1 and the cross flow factor was around 2.6. The results showed a relatively low conversion of limestone, from 1.2 to 10.9%, depending mostly on temperature. The overall rate of reaction coefficient increased with temperature, reaching a maximum value of 500 m/s at 881°C, and decreasing afterwards.

O trabalho teve por objetivo avaliar o aproveitamento e a distribuição do nitrogênio e do enxofre adicionado ao solo como fertilizante no sistema solo-cana-de-açúcar (cana-planta), utilizando-se os isótopos estáveis 15N e 34S . Objetivou-se também avaliar a contribuição do nitrogênio mineralizado dos resíduos culturais marcados em 15N e incorporados ao solo, numa condição próxima a de reforma de canavial sem despalha a fogo. Foram quantificadas as perdas por lixiviação de N e S proveniente do solo e dos fertilizantes, com verificação da resposta em produção e qualidade da cana-planta à adubação com N e S no plantio, e realizado o balanço final do N e S no sistema solo-cana-de-açúcar. A pesquisa foi desenvolvida na Estação Experimental Apta 15 em Piracicaba/SP, com o uso de vasos plásticos de 220 L preenchidos com aproximadamente 250 kg de solo de textura arenosa. Foram realizados, simultaneamente, dois experimentos em delineamento experimental de blocos casualizados com quatro repetições. O primeiro experimento constituiu-se de um fatorial completo 4 X 2 (quatro doses de N: 0, 1,2, 2,4 e 3,6 g N vaso-1 e duas doses de S: 0 e 2,1 g S vaso-1 ) e com aplicação de fertilizantes marcados isotopicamente (15N - 10% em átomos e 34S- 9,5% em átomos) e resíduos culturais (folhas secas, ponteiros e raízes + rizomas) sem marcação isotópica. O segundo experimento constituiu-se de cinco tratamentos com a combinação dos níveis de N e S, com a diferença de terem recebido resíduo cultural com marcação isotópica (15N- 0,827% em átomos). Na camada superficial de terra (0-25cm) foram adicionados os restos culturais e o calcário. Após a calagem foi realizada a aplicação dos tratamentos e o plantio com o transplante de três gemas por vaso da cultivar de cana-de-açúcar SP 80-3280. Os experimentos tiveram duração de 16 meses. O aumento na extração de N, proporcionado pelo aumento das doses de N-fertilizante resultou em sinergismo na extração de S. Nas condições do trabalho, com limitação da nutrição nitrogenada da canaplanta, a fertilização com S associada à de N não resultou em efeito sinérgico na produtividade da cultura; entretanto houve resposta em produtividade às doses crescentes de N, sem haver resposta à aplicação de S. A lixiviação de S (S-fertilizante e S-nativo do solo) diminuiu com o aumento das doses de N. O balanço final para o N indicou aproveitamento pelas plantas de 35% do Nfertilizante e 14% dos resíduos culturais, com efeito residual do N dessas fontes de 34 e 75% do N respectivamente. O N não contabilizado no sistema foi de 10 e 31% , respectivamente, para as fontes N-resíduo cultural e N-fertilizante, o que se atribuiu a possíveis perdas de amônia por volatilização do solo e pela parte aérea e, também, a desnitrificação. Para o balanço final de S verificou-se aproveitamento de 32% do S-fertilizante pelas plantas, com efeito residual no solo de 43% da fertilização. O S não contabilizado no sistema atingiu valor máximo de 10% do total aplicado, sendo atribuído à perda por volatilização de SO2 pela parte aérea da cana-de-açúcar. / This work\'s objective was to evaluate the use and distribution of nitrogen and sulfur added to the soil as fertilizers in the soil-sugarcane system (plant cane), using the stable isotopes 15N and 34S. The study also aimed to evaluate the contribution of nitrogen mineralized from sugar cane crop residues labeled with 15N and incorporated into the soil, in a condition similar to that found in the renovation of a sugarcane plantation without burning the trash. Losses of N and S from the soil and from the fertilizers via leaching were quantified. Sugarcane responses in terms of yield and plant cane quality to N and S fertilization at planting were determined, and the N and S final balances in the soil-sugarcane system were calculated. The research was conducted at the Apta 15 Experiment Station in Piracicaba/SP, using 220 L-capacity plastic pots filled with approximately 250 kg of a sandy-textured soil. Two experiments were conducted simultaneously in a random block experimental design with four replicates. The first experiment consisted of a full 4 X 2 factorial arrangement (four N doses: 0, 1.2, 2.4, and 3.6 g N pot-1 and two S doses: 0 and 2.1 g S pot-1) and application of isotopically labeled fertilizers (15N- 10% in atoms and 34S-9.5% in atoms) and crop residues (dry leaves, shoots and roots + rhizomes) without isotopic labeling. The second experiment consisted of five treatments involving those N and S level combinations, except that they received isotopically labeled crop residues (15N- 0.827% in atoms). Crop residues and lime were added to the soil surface layer (0-25cm). The treatments were applied after liming, and planting was accomplished by transplanting three buds per pot of sugarcane cultivar SP 80-3280. The experiments lasted 16 months. The increased N extraction provided by increased fertilizer N doses resulted in S-extraction synergism. In the conditions of this study, under nitrogen nutrition limitation in plant cane, S fertilization in association with N fertilization did not result in a synergistic crop productivity effect; however, there was a productivity response to increasing N doses, without response to S application. S leaching (fertilizer S and native S from the soil) decreased as N doses increased. The final N balance indicated a 35% utilization by plants of fertilizer-N and 14% of crop residue-N, with residual effects in those sources of 34 and 75% N, respectively. The unaccounted N in the system were 10 and 31%, respectively, for crop residue-N and fertilizer-N sources, which were attributed to ammonia losses by volatilization from the soil and via the above-ground part of the plant, and to denitrification. A 32% utilization of fertilizer-S by the plants was verified in the final S balance, with a residual effect in the soil of 43% of fertilization. S not accounted for in the system reached a maximum value of 10% of the total applied, attributed to losses by SO2 volatilization via the above-ground part of the sugarcane plants.

Do competitivo mercado de produção de açúcar demanda-se um produto detentor de maior qualidade e menor custo. A qualidade do açúcar relaciona-se com o estudo das propriedades físico-químicas da sacarose durante o processo de clarificação. Na produção de açúcar branco utiliza-se o dióxido de enxofre em operação unitária de clarificação. No entanto, o uso desse reagente encontra restrições na indústria alimentícia e nos sistemas agroindustriais, em consequência de suas emissões na atmosfera, assim como, de reações alergênicas possivelmente relacionadas à exposição de resíduos de dióxido de enxofre em alimentos, em indivíduos sensíveis. Tecnologias alternativas, como o uso de peróxido de hidrogênio e de ozônio têm sido propostas. Do uso do peróxido de hidrogênio, de acordo com a literatura consultada, tem-se a diminuição de viscosidade, em conjunto com o aumento de pureza do xarope, pela remoção de compostos não açúcares. Dessa forma, o peróxido de hidrogênio é um eficiente agente oxidante de moléculas produtoras de cor, levando-as a parcial ou total degradação, com destruição permanente de substâncias corantes. A aplicação de peróxido de hidrogênio, no tratamento do caldo de cana-de-açúcar, foi considerada, no presente estudo, em três cenários distintos - com peróxido de hidrogênio na proporção 0,6 gH2O2/kgcaldo, na proporção de 1 gH2O2/kgcaldo e na proporção de 5 gH2O2/kgcaldo em substituição ao dióxido de enxofre - utilizado em método corrente, nas usinas. O escopo deste estudo, pois, constitui a análise de viabilidade econômico-financeira do peróxido de hidrogênio como agente de redução de cor de caldo, em operação unitária de clarificação, em substituição total ao uso de dióxido de enxofre. De fato, foram considerados os valores de investimento da proposta com uso de peróxido de hidrogênio em relação à estrutura padrão, com os insumos relativos a cada situação, pois a adequação da etapa de clarificação pode ser utilizada em lugar da implantação de uma nova unidade produtiva. Os valores encontrados para a clarificação de açúcar, com uso de peróxido de hidrogênio em substituição à sulfitação, considerando a descrição operacional com ganhos técnicos e insumos necessários, foram maiores, pois o investimento imobilizado em equipamentos foi maior, assim como o preço dos insumos. Das situações consideradas, houve aumento de R$ 0,16/saca50kg açúcar, em relação ao peróxido de hidrogênio utilizado em proporção 0,6 gH2O2/kgcaldo; de R$ 0,30 /saca50kg açúcar, em relação ao peroxido de hidrogênio na proporção de 1 gH2O2/kgcaldo e R$ 1,66 / saca50kg açúcar, em relação ao peroxido de hidrogênio na proporção de 5 gH2O2/kgcaldo. Percebe-se, dessa forma, a possibilidade de substituição do reagente majoritariamente utilizado, pelo proposto; considerando, ainda, a parceria entre setores privado e público, em consequência de demanda da sociedade por produtos alimentícios isentos de resíduos de enxofre, e do repasse de custos não demasiadamente oneroso para as usinas açucareiras. Todavia, fatores outros, concernentes à qualidade do produto final, como a tendência de degradação de sacarose, as questões ambientais e de saúde pública, assim como os ganhos energéticos devem ser analisados. / The competitive market of sugar production demands a better product with higher quality and lower cost. Sugar quality involves the physical-chemical properties of sucrose during the clarifying process. In white sugar production, sulfur dioxide is used in the clarifying process. However, this reagent has restrictions in food industry and agribusiness systems due to, sulfur dioxide emissions to the atmosphere, as well as its potentially allergenic reactions, concerning exposure to sulfur dioxide residues in foods, in sensitive individuals. Alternative technologies, using hydrogen peroxide and ozone have been proposed. The use of hydrogen peroxide, according to literature, promotes viscosity reduction and syrup purity increase, through the removal of non-sugar compounds. Therefore, hydrogen peroxide is a powerful oxidizing agent that causes partial or total color molecules degradation, causing permanent destruction. The application of hydrogen peroxide, in sugarcane juice, considered in this study has three distinct situations: 0.6 gH2O2/kgsugarcane juice proportion, 1 gH2O2/kgsugarcane juice proportion and 5 gH2O2/kgsugarcane juice proportion, replacing sulfur dioxide - used in the current method. This study scope is the economic viability of hydrogen peroxide, replacing sulfur dioxide in clarifying operation. The investment values using hydrogen peroxide in relation to standard structure were considered rather than the implementation of a new production unit. The hydrogen peroxide values, in clarifying process were higher, considering operational description by technical profits and necessary inputs, because the investment in equipment and input prices were higher. There was an increase of R$ 0.16 bag 50kg sugar using 0.6 gH2O2/kgsyrup; R$ 0.30 /bag 50kg sugar when the proportion was 1 gH2O2/kgsyrup and R$ 1.66/ bag 50kg sugar when the proportion was 5 gH2O2/kgsyrup. Therefore, there is a great possibility of replacing the main reagent used as alternative, including the partnership between private and public sectors the society demands for food products free of sulfur residue presenting production costs less expensive for the sugar industry. However, other factors, related to final product quality, such as sucrose degradation tendency, environmental and public health issues, as well as the energy gains should be analized.