Orientador : Prof. Dr. Ricardo Henrique Moreton Godoi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Defesa: Curitiba, 26/08/2016 / Inclui referências : f. 94-107 / Resumo: A presente pesquisa tem como principal objetivo a análise da qualidade do ar em um local que representa a transição entre meio natural e urbano na região amazônica. Para isso, o estudo foi desenvolvido como parte de um experimento pré-existente de maior escala, denominado GOAmazon 2014/5, que se localiza no município de Manacapuru (região metropolitana de Manaus, que recebe influência das massas de ar vindas dessa). Baseado em seus potenciais poluidores, foram selecionados os seguintes poluentes atmosféricos: Material particulado inalável fino (MP2,5), os gases dióxido de nitrogênio (NO2), dióxido de enxofre (SO2), ozônio (O3) e sulfeto de hidrogênio (H2S) e os compostos orgânicos voláteis benzeno, tolueno, etilbenzeno e meta-, orto-, para-xileno (BTEX). A amostragem ocorreu em dois períodos distintos, o primeiro durante a estação chuvosa (março e abril de 2014) e o segundo durante a estação seca (agosto a outubro de 2014). A velocidade do vento no período indica que os poluentes medidos na área de estudo provêm de fontes localizadas próximo ao local estudado. Verificou-se também que a quantidade de focos de queimada no entorno foi muito maior durante a estação seca do que na estação chuvosa. Os resultados mostraram um aumento significativo na concentração mássica (chuva: 0,003-10 ?g m-3; seca: 9,8-69 ?g m-3) e no conteúdo de NH4+ (chuva: 13-125 ?g m-3; seca: 86-323 ?g m-3) e K+ (chuva: 11-168 ?g m-3; seca: 60-356 ?g m-3) do MP2,5 durante a estação seca e altos níveis de O3 (chuva: 1,4-14 ?g m-3; seca: 1,0-40 ?g m-3) em ambos os períodos, indicando influência de emissões provenientes de queima de biomassa no local. As concentrações de BTEX, embora bastante baixas em ambos os períodos, também foram mais altas na estação seca. As baixas correlações entre os diferentes poluentes, por outro lado, sugerem que ocorre uma combinação de diferentes fontes. A composição elementar do MP2,5 apresentou S como único elemento enriquecido (FE = 627), sugerindo que a combinação de focos de queimada (majoritária) e emissão de veículos contribuem como as principais fontes de MP2,5 no local estudado. Os resultados também sugerem possível geração de NO2 por raios e de H2S por bactérias sulforredutoras no local. Comparando a presente pesquisa com estudos similares na literatura, observa-se que, em relação à poluição por material particulado (BC e concentração mássica), a atmosfera do T3 durante a estação seca assemelha-se à atmosfera de grandes cidades (o que não se observa durante a estação chuvosa), mas em relação aos poluentes gasosos (com exceção do O3), esta aproxima-se mais da atmosfera de meios florestais, em ambas as estações. Palavras-chave: Qualidade do ar; Poluentes Gasosos; Material Particulado; Amazônia; Manacapuru; GOAmazon; Poluição atmosférica. / Abstract: This research has as main goal the air quality analysis in a location representing the transition between a natural and an urban environment at the Amazon region. Thus, this study was developed as a part of a pre-existent large-scale experiment, the GOAmazon 2014/5, which is located at the city of Manacapuru (in Manaus' metropolitan region, receiving air masses coming from its direction). Based on their pollutant potential, the following atmospheric pollutants have been selected for analysis: Inhalable fine particulate matter (MP2,5), the inorganic gases nitrogen dioxide (NO2), sulfur dioxide (SO2), ozone (O3) and hydrogen sulfide (H2S) and the volatile organic compounds benzene, toluene, ethylbenzene and meta-, orto-, para-xylene (BTEX). Sampling happened in two different periods; the first during the region's wet period (March and April 2014) and the second during the dry season (August to October 2014). The wind speed during the period indicates that the pollutants detected at the study area come from sources located near the site. It was also verified that the amount of forest fires at the surroundings was much higher during the dry season than during the wet season. Results show a significant increase in the mass concentration (wet: 0,003-10 ?g m-3; dry: 9,8-69 ?g m-3) and in the NH4+ (wet: 13-125 ?g m-3; dry: 86-323 ?g m-3) and K+ (wet: 11-168 ?g m-3; dry 60-356 ?g m-3) contents of the MP2,5 and high O3 levels (wet: 1,4-14 ?g m-3; dry: 1,0-40 ?g m-3) during both wet and dry periods, indicating influence of biomass burning emissions at the site. BTEX concentrations, even though very low in both periods, also increased during the dry season. Low correlation among the different gaseous pollutants, however, suggest a combination of different sources. Elemental composition of the MP2,5 presented S as the only enriched element (FE = 627), suggesting that the combination of forest fires and vehicle emissions might contribute as the main sources of MP2,5 at the studied site. Results also suggest possible NO2 production by lightning and H2S production by sulfur-reducing bacteria at the site. Comparing these results to similar studies found in the literature, one may observe that, regarding particulate matter pollution (BC and mass concentration), T3's atmosphere during dry season resembles large cities' atmospheres (which is not observed during the wet season). However, regarding gaseous pollutants (except O3), T3's atmosphere is closer to forest environments. Keywords: Air quality; Gaseous Pollutants; Particulate Matter; Amazon; Manacapuru; GOAmazon; Atmospheric Pollution.

Orientadores: Pablo Cesar Cadavid Perez, Ennio Peres da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T23:16:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CadavidPerez_PabloCesar_M.pdf: 7917924 bytes, checksum: b9f856e4bbec32b1fe5889e8b04b4cc2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Devido às constantes crises no mundo causadas pela dependência do petróleo tem-se buscado diversificar as fontes primárias energéticas, tais como, energia solar, eólica, hidráulica e biomassa. Além disso, é cada vez maior a preocupação com a contaminação atmosférica que constitui um dos problemas decorrentes do intenso uso do petróleo. Entre as alternativas que apresentam um interesse crescente está a exploração do gás gerado em aterros sanitários que tem uma composição média em massa de 50% de metano, 40% de gás carbônico e 10% de outros gases. No país, os aterros são ricos em resíduos orgânicos, o que contribui para formação de grandes quantidades de metano; porém, atualmente os gases são queimados sem qualquer tipo de aproveitamento energético. Do ponto de vista ambiental, as emissões gasosas de aterros sanitários contribuem para o aquecimento global do planeta com alguns gases apresentando alto grau de toxicidade, mau cheiro, perigo de explosão, além de outros riscos. Assim, o objetivo desta pesquisa é apresentar o Projeto Conceitual e Análise Técnico-Econômica preliminar para o aproveitamento do gás gerado em aterros sanitários, utilizando pilhas a combustível na produção de energia elétrica e térmica, levando também à diminuição da poluição atmosférica. O projeto inclui uma concepção de um Sistema Integrado inovador na área de aproveitamento de biogás, que consiste na exploração conjunta da Unidade Receptora e de Tratamento de Resíduos (URTR), Complexo Delta, do Município de Campinas/SP e da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), Piçarrão, do mesmo Município. Nessa integração, além da geração de energia elétrica e térmica, é possível a exploração do gás carbônico para neutralização de esgoto alcalino, por meio de um Reator de Neutralização de Esgoto Alcalino (RNEA) e a utilização dos lodos gerados nos biodigestores da ETE como material de cobertura na UR TR. A determinação do potencial de gás aproveitável é obtida por meio de métodos de cálculo e dados, teóricos e experimentais, utilizando o valor total de resíduos domiciliares e comerciais, depositados na URTR e sua composição percentual. Utilizando a análise termodinâmica das reações de fermentação e combustão tem-se que o volume gerado de CH4 por ano é VCH4 = 149,1 l/kg. Pela análise das reações de biodegradação, tem-se que o volume total de gases é VTOTAL = 287,7 l/kg. Comparando VTOTAL com VCH4, pode ser confirmado que a composição de CH4 está entre 50 e 65%, valores médios encontrados na literatura. Pela análise da cinética das reações foi calculado um fator de eficiência de biodegradação entre 46,6 e 55,4%, sendo que estes valores também correspondem com valores teóricos. O potencial total de gás aproveitável calculado teórica e experimentalmente para 190.000 ton/ano de resíduos foi de 16,7 milhões m3/ano, assumindo 60% de extração de gases. O potencial energético total real do aterro utilizando PAFC's é de 2,32 MW. Concluiu-se que existe viabilidade técnica para implantação do sistema, o qual será economicamente atraente a médio-longo prazo em dependência do avanço da tecnologia de pilhas a combustível e das mudanças políticas e econômicas do setor energético do país / Abstract: Due to the constants crises in the world caused by the dependence of the petroleum many researches have been done in order to diversify the energy primary sources, such as, solar energy, wind energy, hydraulic energy and biomass energy. Besides, it is every time larger the concern with the atmospheric contamination. Among the alternatives that present a growing interest it is the exploration of the gas generated in landfill that has a medium composition of 50% of methane, 40% of carbon gas and 10% of other gases. In the country, the landfill is rich in organic residues, what contributes to formation of great amounts of methane; however, now the gases are burned without any type of energy use. Of the environmental point of view, the gaseous emissions of landfill contribute to the global heating of the planet with some gases presenting high toxicity degree, bad smell and explosion danger, besides other risks. Like this, the objective of this research is to present the Conceptual Project and preliminary Technician-economical Analysis for the use of the gas generated in landfill, using fuel cell in the electric and thermal energy production, also taking to the decrease of the atmospheric pollution. The project includes a conception of a SYSTEM INTEGRATED innovative in the area of biogas use that consists of the united exploration of the Landfill Complexo Delta (URTR), of the Municipal district of Campinas/SP/Brazil and of the Waste Water Treatment Station (ETE), Piçarrão, of the same Municipal district. In that integration, besides the electric power generation and thermal, it is possible the exploration of the carbon gas for neutralization of alkaline waste water, through a Neutralization Reactor (RNEA) and the use of the sludge generated in the biodigestors of ETE as covering material in URTR. In order to evaluate the energetic potential of this system, the amount of profitable gas was calculated, using different theoretical and experimental methodologies. Using the thermodynamic analysis of the fermentation reactions and combustion was calculated the generated volume of CH4 a year (VCH4 = 149.1 l/kg). For the analysis of the biodegradation reactions was calculated the total volume of gases (VTOTAL = 287.7 l/kg). Comparing VTOTAL with VCH4, it can be confirmed that the composition of CH4 is in the strip between 50 and 65%, medium values found in the literature. For the analysis of the kinetics of the reactions a factor of biodegradation efficiency is calculated between 46.6 and 55.4%, that you/they are also values found in the literature. The total theoretical and experimental potential of profitable gas for 190,000 ton/year of residues and assuming 60% of extraction of gas is 16.7 million m3/year. The total potential energy of the landfill using the PAFC is 2.32 MW. It was concluded that technical viability exists for implantation the fuel cell system, which will be economically attractive the medium-long period in dependence of the progress about fuel cell technology and political and economical changes of the energy section in the country / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Celso Luiz da Silva / Banca: Geraldo Luiz Palma / Banca: José Roberto Simões Moreira / Resumo: Com o advento de normas e restrições cada vez mais rígidas por parte dos órgãos ambientais, em virtude da crescente preocupação com as modificações climáticas recentes geradas pela contínua descarga de emissões poluentes na atmosfera, torna-se essencial a implantação de equipamentos que amortizem ou eliminem esses resíduos. Por se tratar fundamentalmente de uma questão de saúde pública, atualmente a implantação de qualquer planta industrial que possa gerar impacto ambiental, ou até mesmo adequação de equipamentos já instalados para a não geração de poluentes ou geração dentro de limites adequados, passa cada vez mais por fiscalização rigorosa dos órgãos ambientais. Para este estudo, foi implantado um sistema de tratamento de gases pós-caldeira de queima de resíduos sólidos (bagaço de cana). Os gases oriundos do processo são transportados através de duto passando pelo precipitador do tipo ciclone e coletor do tipo filtro de mangas. O comportamento dos gases e filtro de mangas foi monitorando constantemente para coleta de dados através de termopares e transmissor de pressão, sendo ao final do período de operação feita a análise da composição dos gases antes e após filtro de mangas, além da análise do elemento filtrante. Os resultados das análises de NOx e material particulado, demonstrando eficiência de filtração acima de 99% como esperado juntamente com os dados de temperatura e pressão em níveis pertinentes a um sistema de tratamento de gases com coletor tipo filtro de mangas, corroboram o que se queria demonstrar come este estudo, que é a possibilidade do uso de filtros de tecido para tratamento de gases oriundos da combustão de resíduos sólidos / Abstract: With the advent of standards and increaingly stringent restrictions by environmental agencies due to the increasing concern about the recent climate changes generated by the continuous discharge of pollutants emitted into the atmosphere, it becomes essential that the deployment of equipment or disposal of such reduce residues. Because it is fundamentally a public health issue, currently the implementation of any industrial plant that can generate environmental impact, or even fitness equipment already intalled for the non-generation of pullutants or generation within appropriate limits, is increasingly on strict enforcement of the environmental agency. For this study, we implemented a system of post-treatment gas from a boiler burning solid waste. The gases from the process are transported by pipeline passing through the cyclone and the bag filter were constantly monitored to collect data using thermosensors and pressure transmitters, and at the end of the operation in was made the anlysis of the gas coposition before and after the bag filter, besides the analysis filter element. The results of te analysis of NOx and particulate matter, demonstrating high filtration efficiency above 99% as expected along with the data of temperature and pressure at levels relevant to a gas treatment system eith a bag filter collector type, corroborate what was expected from this study demonstrate that it is possible to use fabric filters for treating gases from the combustion of solid waste / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-06Bitstream added on 2014-06-13T18:53:27Z : No. of bitstreams: 1 000742775.pdf: 4732874 bytes, checksum: f1824b7683e8a9669105c5ce485796fe (MD5) / Com o advento de normas e restrições cada vez mais rígidas por parte dos órgãos ambientais, em virtude da crescente preocupação com as modificações climáticas recentes geradas pela contínua descarga de emissões poluentes na atmosfera, torna-se essencial a implantação de equipamentos que amortizem ou eliminem esses resíduos. Por se tratar fundamentalmente de uma questão de saúde pública, atualmente a implantação de qualquer planta industrial que possa gerar impacto ambiental, ou até mesmo adequação de equipamentos já instalados para a não geração de poluentes ou geração dentro de limites adequados, passa cada vez mais por fiscalização rigorosa dos órgãos ambientais. Para este estudo, foi implantado um sistema de tratamento de gases pós-caldeira de queima de resíduos sólidos (bagaço de cana). Os gases oriundos do processo são transportados através de duto passando pelo precipitador do tipo ciclone e coletor do tipo filtro de mangas. O comportamento dos gases e filtro de mangas foi monitorando constantemente para coleta de dados através de termopares e transmissor de pressão, sendo ao final do período de operação feita a análise da composição dos gases antes e após filtro de mangas, além da análise do elemento filtrante. Os resultados das análises de NOx e material particulado, demonstrando eficiência de filtração acima de 99% como esperado juntamente com os dados de temperatura e pressão em níveis pertinentes a um sistema de tratamento de gases com coletor tipo filtro de mangas, corroboram o que se queria demonstrar come este estudo, que é a possibilidade do uso de filtros de tecido para tratamento de gases oriundos da combustão de resíduos sólidos / With the advent of standards and increaingly stringent restrictions by environmental agencies due to the increasing concern about the recent climate changes generated by the continuous discharge of pollutants emitted into the atmosphere, it becomes essential that the deployment of equipment or disposal of such reduce residues. Because it is fundamentally a public health issue, currently the implementation of any industrial plant that can generate environmental impact, or even fitness equipment already intalled for the non-generation of pullutants or generation within appropriate limits, is increasingly on strict enforcement of the environmental agency. For this study, we implemented a system of post-treatment gas from a boiler burning solid waste. The gases from the process are transported by pipeline passing through the cyclone and the bag filter were constantly monitored to collect data using thermosensors and pressure transmitters, and at the end of the operation in was made the anlysis of the gas coposition before and after the bag filter, besides the analysis filter element. The results of te analysis of NOx and particulate matter, demonstrating high filtration efficiency above 99% as expected along with the data of temperature and pressure at levels relevant to a gas treatment system eith a bag filter collector type, corroborate what was expected from this study demonstrate that it is possible to use fabric filters for treating gases from the combustion of solid waste

As microalgas vêm sendo utilizadas na área ambiental nos processos de biomitigação de CO2, uma vez que o utilizam em seu metabolismo para produzirem biomassa celular, a qual pode ser utilizada para fins nutricional e comercial. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo a obtenção de oligossacarídeos prebióticos oriundos de biomassa microalgal por meio de hidrólise fosfórica em diferentes condições moderadas de pH e termopressurização. Foi utilizada biomassa de um cultivo utilizado no sistema de tratamento de efluente gasoso de uma churrascaria de Curitiba, comparativamente com duas biomassas comerciais, Chlorella vulgaris e Spirulina platensis. Foram realizadas análises microscópicas e físico-químicas para a caracterização das biomassas, tais como umidade, cinzas, teor de carboidratos, lipídeos e proteínas. A partir da massa lipídica total foram realizadas transesterificações alcalinas e os resultados analisados por métodos cromatográficos, antes e após clarificação dos ésteres metílicos. A título de comparação inicial com as biomassas in natura, as biomassas passaram por pré-tratamentos: remoção dos lipídeos com organossolventes, purificação da parede celular com detergente SDS (Sódio Dodecil Sulfato) e recuperação do resíduo polimérico extraído pelo detergente. Estas biomassas derivadas bem como as integrais foram hidrolisadas em termopressurizador a 4,5 atm (156 oC), utilizando ácido fosfórico a pH 2,0 ou controles com água (solvólise). Adicionalmente foram realizados ensaios enzimáticos com α-amilase e β-1,3 glucanase nos oligossacarídeos resultantes dos hidrolisados fosfóricos das biomassas in natura. Com as três biomassas de microalgas in natura foi realizado planejamento fatorial 32, frente às variáveis ácido fosfórico (pH 2,5, 2,0, e 1,5) e pressão atmosférica (3 atm – 147 oC, 4,5 – 156 oC e 6,0 atm – 175 oC). Para todos os hidrolisados foram analisados pH após a hidrólise, teor de açúcar redutor e de açúcar total e perfil cromatográfico. Os oligossacarídeos obtidos foram utilizados como fonte de carbono para o cultivo de microrganismos probióticos, Bifidobacterium animalis e Lactobacillus casei, para avaliação do crescimento, pH e produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). Os resultados indicaram que apesar de ter sido inoculada uma cepa de C. vulgaris no sistema de fotobiorreatores de mitigação de CO 2 da churrascaria, não se instalou um cultivo puro e, portanto, foi denominado de mescla Devons. O componente majoritário para todas as biomassas foi proteína, sobretudo para S. platensis (59,5 %). As transesterificações alcalinas mostraram a eficiência no processo, indicando semelhança no perfil da cromatografia gasosa da mescla Devons e C. vulgaris. O tratamento com SDS mostrou maior eficiência na remoção de proteínas, sobretudo em S. platensis. As hidrólises das biomassas pré-tratadas mostraram maior teor de oligossacarídeos na amostra in natura para mescla Devons, deslipidificada e tratada com SDS para C. vulgaris e semelhança entre a in natura e os dois primeiros tratamentos para S. platensis. Os resultados dos ensaios enzimáticos indicaram predominância de oligossacarídeos oriundos de laminarina (β-1,3 glucana), portanto prebióticos e resistentes à ação amilásica do trato gastrointestinal (TGI) superior. Os resultados do planejamento fatorial mostraram que a biomassa in natura de S. platensis foi a que apresentou os melhores resultados de hidrólise em quantidade de açúcar liberado, seguida da biomassa de mescla Devons e C. vulgaris. As melhores condições de produção e pureza de oligossacarídeos foram próximas ao ponto central do planejamento fatorial. Os cultivos dos probióticos utilizando os hidrolisados fosfóricos permitiu o crescimento das baterias benéficas (Lactobacillus e Bifidobacterium), e diferenças no pH, bem como na produção de AGCC, sobretudo ácido lático, monitorado por cromatografia líquida. Portanto, este trabalho mostra que foram produzidos oligossacarídeos prebióticos a partir do tratamento fosfórico da biomassa de microalgas, resultando uma nova aplicação em potencial de tal biomassa formada a partir do CO2 e outros componentes voláteis presentes no efluente gasoso da churrascaria. / Microalgae have been utilized in the environmental area in CO2 biomitigation processes as they use it in their metabolism for the production of cellular biomass, which can then be utilized for nutritional and commercial purposes. Within this scope, the current research elected as the main objective, the obtention of nutraceutical oligosaccharides from microalgae biomasses through a phosphoric acid hydrolysis under different and moderated pH and thermopressurization conditions. One biomass, coming from a gaseous effluent treatment system from a steakhouse was compared to commercial biomasses, Chlorella vulgaris e Spirulina platensis. Microscopic and physicochemical analyses were carried for these biomasses characterization, namely moisture, ashes, carbohydrates, lipids and protein contents. Alkaline methyl transesterifications were realized in the total lipid fractions and then the corresponding products analyzed by chromatographic methods. As compared to the native biomasses, they were subjected to pretreatments: organic solvents removal of lipids, cell wall purification with detergent SDS (Sodium Dodecyl Sulphate) and recovery of polymeric molecules of the later extracts. These derived biomasses fractions, as well as the whole ones were partially or totally hydrolyzed with thermopressurization at 4.5 atm (156 °C) using diluted phosphoric acid at pH 2 or with water as controls (solvolysis). Enzyme assays were further performed with α- amylase and β-1,3 glucanase in the phosphoric acid hydrolyzed oligosaccharides from native biomasses. A 32 factorial design was carried out with the three samples of whole microalgae biomasses, considering the variables phosphoric acid pH (2.5, 2.0, e 1.5) and atmospheric pressure (3 atm – 147 oC, 4.5 – 156 oC and 6.0 atm – 175 o C). For all hydrolysates were analyzed pH after hydrolysis, total and reducing sugar contents and chromatographic profiles. The resulting oligosaccharide samples were offered as carbon source for the culture of probiotic microorganisms Bifidobacterium animalis e Lactobacillus casei for the evaluation of bacterial growth and short chain fatty acids (SCFAs) production. Overall results indicated that irrespective to the pure native of the C. vulgaris inoculum into the CO2 mitigation system of the steakhouse, a pure massive biomass did not result and hence the designation of Devons’ blend for. The major component of microalgae biomasses was protein, above all for S. platensis (59.5 %). Alkaline transesterification showed the efficiency of the process, indicating similarity among the methyl esters arising either from C. vulgaris or the Devons’ blend as analyzed by gas chromatography. SDS treatment was more efficient for protein removal in the case of S. platensis biomass. The pretreated biomasses once hydrolysed displayed higher oligosaccharide contents for the Devons’ blend native, C. vulgaris delipidified and SDS-treated sample as well some similarity between native and both pretreatments in the case of S. platensis. The enzymatic assay indicated predominance of laminarin oligosaccharides (β-1,3 glucan), therefore prebiotics are resistants to amylasic action in upper gastroinstestinal tract. The factorial design showed that the particular S. platensis native biomass led to the best result of hydrolysis to reducing simple and oligosaccharidic sugars, then decreasingly followed by the Devons’ blend and C. vulgaris and the best conditions for the production and purity of the oligosaccharides were close to the central point of the factorial design. Probiotic cultures from the phosphoric acid hydrolysates allowed the Lactobacillus and Bifidobacterium, beneficial bacteria growth, pH differences and short chain fatty acids production, above all, lactic acid, as monitored by high performance liquid chromatography. Therefore, this research indicated the feasibility of nutraceutical or prebiotic oligosaccharide production from microalgae biomasses, thus revealing a novel technological destination for these particular biomasses and fractions, once formed at the expense of CO2 and other volatile components from the gaseous effluent from a steakhouse.