Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A fisiologia microbiana é uma área promissora da biotecnologia para a síntese de compostos de elevado valor agregado. Os micro-organismos apresentam vantagens devido ao menor período de geração, às facilidades de modificações fisiológicas e genéticas e à grande diversidade de processos metabólicos. O objetivo deste trabalho foi degradar óleos e gorduras de efluente lácteo por lipases produzidas por Yarrovia lipolytica. Planejamentos fatoriais foram utilizados para investigar os efeitos de variáveis em três etapas: em fermentação para produção de lipases, em formulação de bioproduto com atividade lipásica para estabilização da ação catalítica da enzima e em tratamento de soro de queijo para degradação de óleos e gorduras. Na presença de resíduo de refinaria de óleo vegetal a 3 % e cloreto de amônio a 0,2 g.L-1 com 48 h a 28 oC, lipases foram produzidas sob cultivo submerso. O líquido metabólico livre de células com atividade lipásica foi estabilizado com sorbato de sódio a 0,5 %, glicerol a 5 % e RENEX-95 a 10 %. Esse bioproduto apresentou 177 UI.mL-1 da atividade enzimática durante 30 dias sob armazenamento à temperatura ambiente (27 - 30 oC); pH ótimo 5,0 e 7,0, temperatura ótima de 50 oC e estabilidade térmica durante 120 min com retenção de 100 % da atividade enzimática a 50 oC e pH 5,0. A aplicação de 7 % do bioproduto durante 12 h de tratamento de efluente lácteo degradou 98 % dos óleos e gorduras presentes no soro de queijo. As lipases produzidas por Y. lipolytica e formuladas com substâncias estabilizadoras tem potencial para serem aplicadas na degradação de óleos e gorduras. / The microbial physiology is a promising area of biotechnology for the synthesis of compounds of high value. The micro-organisms have advantages because of their shorter generation facilities to physiological and genetic changes and the wide variety of metabolic processes. The aim of this study was to degrade oils and fats from lipases produced by Yarrovia lipolytica. Factorial designs were used to investigate the effects of variables in three stages: fermentation for lipase production, bioproduct formulation for stabilization the catalytic action of lipases and treatment of whey for degradation of fats and oils. In the presence of a vegetable oil residue at 3 % and ammonium chloride at 0,2 g.L-1, during 48 h at 28 oC, lipases were produced under submerged cultivation. The cell-free liquid metabolic was stability with sodium sorbate at 0.5 %, glycerol at 5 %, RENEX-95 at 10 %. This bioproduct presented 177 UI.mL-1 of the lipase activity during 30 days of storage at room temperature (27 - 30 C); it showed optimum pH at 5.0 and 7.0, optimum temperature of 50 oC and thermal stability for 120 min with retention of 100 % of the enzyme activity at 50 oC and pH 5,0. The application of the bioproduct at 7 % during 12 h degraded 98 % of oils and fats present in cheese whey. The lipases produced by Y. lipolytica and formulated with stability agents have potential to be applied in the degradation of oils and fats.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T12:39:08Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T12:39:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree Master of Technology: Chemical Engineering in the Faculty of Engineering at the Cape Peninsula University of Technology 2014 / Environmental legislation focusing on wastewater disposal in industries that utilise cyanide and/or cyanide-related compounds has become increasingly stringent worldwide, with many companies that utilise cyanide products required to abide by the Cyanide International Code associated with the approval of process certifications and management of industries which utilise cyanide. This code enforces the treatment or recycling of cyanide-contaminated wastewater. Industries such as those involved in mineral processing, photo finishing, metal plating, coal processing, synthetic fibre production, and extraction of precious metals, that is, gold and silver, contribute significantly to cyanide contamination in the environment through wastewater. As fresh water reserves throughout the world are low, cyanide contamination in water reserves threatens not only the economy, but also endangers the lives of living organisms that feed from these sources, including humans. In the mining industry, dilute cyanide solutions are utilised for the recovery of base (e.g. Cu, Zn, Ni, etc.) and precious metals (e.g. Au, Ag, etc.). However, for technical reasons, the water utilised for these processes cannot be recycled upstream of the mineral bioleaching circuit as the microorganisms employed in mineral bioleaching are sensitive to cyanide and its complexes, and thus the presence of such compounds would inhibit microbial activity, resulting in poor mineral oxidation. The inability to recycle the water has negative implications for water conservation and re-use, especially in arid regions. A number of treatment methods have been developed to remediate cyanide containing wastewaters. However, these chemical and physical methods are capital intensive and produce excess sludge which requires additional treatment. Furthermore, the by-products that are produced through these methods are hazardous. Therefore, there is a need for the development of alternative methods that are robust and economically viable for the bioremediation of cyanide-contaminated wastewater. Biological treatment of free cyanide in industrial wastewaters has been proved a viable and robust method for treatment of wastewaters containing cyanide. Several bacterial species, including Bacillus sp., can degrade cyanide to less toxic products, as these microorganisms are able to use the cyanide as a nitrogen source, producing ammonia and carbon dioxide. These bacterial species secrete enzymes that catalyse the degradation of cyanide into several end-products. The end-products of biodegradation can then be utilised by the microorganisms as nutrient sources. This study focused on the isolation and identification of bacterial species in wastewater containing elevated concentrations of cyanide, and the assessment of the cyanide biodegradation ability of the isolates. Thirteen bacterial isolates were isolated from electroplating wastewater by suppressing the growth of fungal organisms and these species were identified as species belonging to the Bacillus genus using the 16S rDNA gene. A mixed culture of the isolates was cultured in nutrient broth for 48 hours at 37°C, to which FCN as KCN was added to evaluate the species‟ ability to tolerate and biodegrade cyanide in batch bioreactors. Subsequently, cultures were supplemented solely with agro-waste extracts, that is, Ananas comosus extract (1% v/v), Beta vulgaris extract (1% v/v), Ipomea batatas extract (1% v/v), spent brewer‟s yeast (1% v/v) and whey (0.5% w/v), as the primary carbon sources. Owing to the formation of high ammonium concentration from the cyanide biodegradation process, the nitrification and aerobic denitrification ability of the isolates, classified as cyanide-degrading bacteria (CDB) was evaluated in a batch and pneumatic bioreactor in comparison with ammonia-oxidising bacteria (AOB). Furthermore, the effects of F-CN on the nitrification and aerobic denitrification was evaluated assess the impact of F-CN presence on nitrification. Additionally, optimisation of culture conditions with reference to temperature, pH and substrate concentration was evaluated using response surface methodology. Using the optimised data, a continuous biodegradation process was carried out in a dual-stage packed- bed reactor combined with a pneumatic bioreactor for the biodegradation of F-CN and subsequent nitrification and aerobic denitrification of the formed ammonium and nitrates. The isolated bacterial species were found to be gram positive and were able to produce endospores that were centrally located; using the 16S rDNA gene, the species were found to belong to the Bacillus genus. The species were able to degrade high cyanide concentration in nutrient broth with degradation efficiencies of 87.6%, 65.4%, 57.0% and 43.6% from 100 mg F-CN/L, 200 mg F-CN/L, 300 mg F-CN/L, 400 mg F-CN/L and 500 mg F-CN/L respectively over a period of 8 days. Additionally, the isolates were able to degrade cyanide in an agro-waste supported medium, especially in a medium that was supplemented with whey which achieved a degradation efficiency of 90% and 60% from 200 mg F-CN/L and 400 mg F-CN/L, respectively over a period of 5 days. The nitrification ability of the isolates was evaluated and the removal of NH4 +/NO3 - by the CDB and AOB in both shake flasks and pneumatic bioreactor was determined to be pH dependent. The maximum NH4 +/NO3 - removal evaluated over a period of 8 days for CDB and 15 days for AOB, observed at pH 7.7 in shake flasks, was 75% and 88%, respectively, in the absence of F-CN. Similarly, the removal of NH4 +/NO3 - in a pneumatic bioreactor was found to be 97.31% for CDB and 92% for AOB, thus demonstrating the importance of aeration in the designed process. The nitrification by CDB was not inhibited by cyanide loading up to a concentration of 8 mg FCN/ L, while the AOB were inhibited at cyanide loading concentration of 1 mg F-CN/L. The CDB removed the NH4 +/NO3 - in PBSs operated in a fed-batch mode, obtaining efficiencies >99% (NH4 +) and 76 to 98% (NO3 -) in repeated cycles (n = 3) under F-CN (≤8 mg F-CN/L). The input variables, that is, pH, temperature and whey-waste concentration, were optimised using a numerical optimisation technique where the optimum conditions were found to be: pH 9.88, temperature 33.60 °C and whey-waste concentration 14.27 g/L, under which 206.53 mg CN-/L in 96 h can be biodegraded by the microbial species from an initial cyanide concentration of 500 mg F-CN/L. Furthermore, using the optimised data, cyanide biodegradation in a continuous mode was evaluated in a dual-stage packed-bed bioreactor connected in series to a pneumatic bioreactor system used for simultaneous nitrification including aerobic denitrification. The whey-supported Bacillus sp. culture was not inhibited by the free cyanide concentration of up to 500 mg F-CN/L, with an overall degradation efficiency of ≥99% with subsequent nitrification and aerobic denitrification of the formed ammoniu and nitrates over a period of 80 days.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2018-02-19T14:59:21Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoAlexandreMicelli[1].pdf: 1978595 bytes, checksum: 81933e309b30a00178ca424a3700d482 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T14:59:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertaçãoAlexandreMicelli[1].pdf: 1978595 bytes, checksum: 81933e309b30a00178ca424a3700d482 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O trabalho apresenta um método analítico simples, rápido e que possibilitou a determinação de cianeto com baixos limites de detecção em amostras de efluentes industriais provenientes de uma refinaria de petróleo. O processo utilizado foi baseado em método proposto por Nagaraja, Kumar, Yathirajan e Prakash (2002). A detecção e determinação de pequenas quantidades de íons cianeto é importante devido à extrema toxicidade desta espécie para a matéria viva. Os baixos limites de concentração de cianeto exigidos pelas entidades de controle ambiental para águas de efluentes industriais, demandam o desenvolvimento de métodos analíticos sensíveis. A medida de cianeto foi realizada após o pré-tratamento da amostra por destilação, conforme recomendado pela APHA (American Public Health Association), possibilitando a liberação do cianeto sob a forma de HCN, o qual foi coletado, processado em sistema FIA (Flow Injection Analysis) e quantificado espectrofotometricamente. Realizou-se a otimização do sistema FIA após várias etapas de estudo envolvendo interpretação e análise dos resultados obtidos quando para diferentes concentrações dos reagentes, temperatura, tamanho das bobinas utilizadas no sistema e concentração da solução padrão em uma das alças de amostragem. O sistema FIA utilizado constou de duas válvulas de amostragem, sendo uma para introdução de volume pré-determinado de solução padrão de cianeto de concentração conhecida e outra para introdução das soluções de calibração ou amostras. Para a obtenção dos resultados, foram construídas curvas analíticas, através da utilização de padrões de cianeto contendo de 0,01 a 0,04 mg.mL–1, as quais foram utilizadas na análise das 6 (seis) amostras de efluentes finais de uma refinaria de petróleo. Os resultados foram validados através da comparação com a metodologia clássica recomendada pela APHA. O método desenvolvido de fácil aplicação e de baixo custo pode ser utilizado com confiança, pois os resultados obtidos com o método padrão foram comparáveis aos encontrados pelo método espectrofotométrico automático proposto. O limite de detecção obtido para cianeto foi de 0,02 μg.mL–1, adequado para a determinação de cianeto em efluentes industriais. / The work shows a simple and fast analytical method, fast capable of determination of cyanide at low detection limits in an oil refinery industrial waste samples. The used process was based on the reaction proposal for Nagaraja, Kumar, Yathirajan e Prakash (2002). The detection and determination of low amounts of cyanide ions is important due to its high toxicity to living matter. The low cyanide detection levels established by enviromental protecion agencies for industrial wastes, demand the development of accurate and selective analytical methods. Measurement of cyanide was carried out after pretreatment of the sample by destillation, as recommended for the APHA (American Public Health Association), releasing cyanide in the form of HCN, which was collected, processed in FIA (Flow Injection Analysis) system and quantified spectrophotometrically. The optimization of the FIA system was done after some stages of study involving interpretation and analysis of the obtained results for concentrations of the reagents, temperature, size of the reactors used in the system and concentration of the standard solution in one of the sampling loops. The FIA system composed two sample valves, one for introduction of a predetermined volume of standard cyanide solution of known concentration and the another for introduction of the calibration solutions or samples. In order to get results, analytical curves were constructed, by using of the cyanide standards containing 0,01 to 0,04 mg.mL-1, which was used in the analysis of the 6 (six) effluent samples of oil refinery. The results were validated by comparison these obtained by using classic methodology recommended by APHA (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater). The developed method of easy application and of low cost, and can be used with confidence, because the results obtained with the standard method were comparable with the found ones with the automatic spectrophotometric method considered. The detection limit for cyanide was 0,02 μg.mL-1, adequate for the determination of cyanide in industrials effluents

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho estuda a viabilidade de utilização da escória de alumínio, que é um rejeito da indústria recicladora de alumínio, atualmente sem valor agregado, como elemento integrante na fabricação de argila expandida. A argila expandida é produzida a partir de argilas que produzam expansão piroplástica, que são utilizadas como agregado leve na fabricação de concreto estrutural e também como artigo decorativo em jardins. Inicialmente foram feitas análises dos materiais de partida, como difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X, análise granulométrica, análise termogravimétrica e análise térmica diferencial da argila. Foram feitas incorporações do rejeito junto à massa de argila, na proporção de 5%, 10%, 15% e 20% em massa. As formulações estudadas foram analisadas quanto à expansão linear, variação de massa, massa específica aparente e absorção de água. Foram feitos também ensaios de lixiviação e solubilização. Os principais resultados obtidos mostraram que é viável o uso da escória de alumínio até aproximadamente 5% em massa, para a produção da argila expandida, com características aceitáveis e dentro das normas vigentes. Palavraschave: reciclagem, escória de alumínio, argila expandida, agregado leve. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tinta pode ser conceituada como uma película ou camada de polímero utilizada para proteger, sinalizar e iluminar ou mesmo para embelezar o substrato sobre o qual ela é aplicada. Basicamente, esta mistura polimérica é formada por elementos, tais como: resinas, pigmentos, cargas, solventes e aditivos. Os resíduos e o efluente líquido gerados na produção de tintas devem ser tratados de modo que não causem contaminação de rios e das nascentes de água. A reutilização do efluente tratado é uma das possibilidades que deve ser considerada a fim de minimizar os impactos ambientais e reduzir o uso de recursos naturais. Processos de oxidação química são promissores para a degradação de compostos orgânicos tóxicos. O caminho mais eficiente para a oxidação é o ataque pelo radical hidroxila (OH), por meio do processo de oxidação avançada, POA. Um dos exemplos de POA é o que faz uso de aceleradores de feixe de elétrons, adotado por vários países para a remoção de compostos orgânicos. O objetivo deste estudo é aplicar o POA por radiação ionizante para o tratamento do efluente da fabricação de tintas para repintura automotiva, industrial e automotivo. A metodologia utilizada foi um estudo de caso, desenvolvido por meio do processamento com feixe de elétrons aplicados a esses efluentes de indústria de tintas. O estudo foi realizado em três fases. Na primeira, aplicou-se 10 kGy, 30 kGy e 50 kGy de dose absorvida; na segunda, 50 kGy, 80 kGy e 100 kGy, e, na última fase, foi aplicada nas amostras uma dose de 50 kGy e dopadas com 0,005%, 0,05% e 0,5% de peróxido de hidrogénio em volume. Os principais resultados demonstraram uma redução média de cerca de 10% da Demanda Química de Oxigênio, DQO e cerca de 25% da Demanda Bioquímica de Oxigênio, DBO. Os padrões de efluentes finais definidos pelos requisitos legais, em especial pelo Decreto Estadual 8468/1976. para o descarte do corpo no rio ou reutilização em aplicações industriais, foram atendidos. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A cinza da casca do arroz (CCA) é um resíduo rico em sílica amorfa. Um método simples e de baixo consumo energético para extração desta sílica foi pesquisado, obtendo-se um material com baixo teor de impurezas e alta reatividade, adequado para a síntese de zeólitas e wolastonita (CaSiO3). As zeólitas sintéticas, que não possuem estruturas similares na natureza, são cada vez mais valorizadas no mercado devido a pureza e eficiência em aplicações específicas nas áreas de troca iônica, peneira molecular e catálise. A wolastonita com elevado grau de pureza tem várias aplicações na indústria e agricultura. O mineral wolastonita pode ser formado de várias maneiras na natureza. Em geral é aceito que existem dois processos de formação; os quais envolvem o metamorfismo (calor e pressão) do calcário. Neste trabalho, foi desenvolvido um novo processo para a síntese das zeólitas e da wolastonita, ambas a partir da sílica coloidal da CCA; tendo como objetivo um processo de um menor custo energético, menor número de etapas e menor consumo de reagentes. Foram sintetizadas neste trabalho as zeólitas: A, usada em detergentes, e a ZSM-5, empregada na indústria petroquímica, devido a sua alta seletividade em reações catalíticas e grande estabilidade térmica e resistência aos ácidos. A primeira etapa na síntese da wolastonita foi estudada com o objetivo da formação do hidrossilicato de cálcio (CSH). Contudo, onze hidrossilicatos de cálcio diferentes ocorrem no sistema Ca(OH)2-SiO2-H2O que em uma segunda etapa passam por um tratamento térmico para dar formação a fase wolastonita. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP