As indústrias lançam diversos poluentes no meio ambiente. Dentre os poluentes destacam-se os elementos tóxicos presentes em efluentes líquidos por acarretarem alto risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Os efluentes podem ser tratados por materiais adsorventes, os quais podem ser provindos de resíduos industriais. Uma forma de contribuir significativamente na sustentabilidade de uma indústria é a transformação de um de seus resíduos em sub-produto de valor agregado para aplicação no tratamento de seus efluentes líquidos como adsorvente de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi sintetizar, e caracterizar zeólitas de cinzas de carvão e avaliar sua aplicação como material adsorvente no tratamento de efluente. Os materiais zeolíticos derivados de três tipos diferentes de cinzas de carvão (cinzas manga, cinzas ciclone e cinzas pesadas) geradas na usina termelétrica de Figueira-PR foram usados para tratar o lixiviado do aterro de cinzas de carvão da mesma usina. As seguintes características das zeólitas foram determinadas: composição mineralógica, composição química, teor de carbono total, análise morfológica, área superficial específica, capacidade de troca catiônica (CTC), perda ao fogo, pH, condutividade e densidade aparente. A fase zeolítica formada foi do tipo sodalita com as três amostras usadas como matéria prima após ativação hidrotérmica alcalina. O material zeolítico de cinzas manga apresentou a menor relação SiO2/Al2O3 (1,46), maior CTC (2,36 meq g-1) e área superficial específica (69,5 m2 g-1) e, consequentemente, maior capacidade de remoção dos íons do efluente. As concentrações de As e Cr estavam acima do padrão de lançamento de efluentes. As três amostras de materiais zeolíticos apresentaram uma remoção significativa de Ni, Cd, Zn e Co na dose de 10 g.L-1. Os materiais zeolíticos das cinzas manga e ciclone foram eficientes para reduzir a concentração de As abaixo do limite imposto pela legislação, enquanto a remoção do Cr não foi efetiva com nenhum dos materiais. Na segunda etapa do trabalho, as zeólitas foram modificadas com o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (HTDMA-Br) em concentrações de 1,8 e 20 mmol L-1. A modificação das zeólitas não melhorou a eficiência de remoção do As. A remoção do Cr usando a amostra de zeólita de cinzas manga modificada com HDTMA-Br 20 mmol L-1 resultou em uma concentração final muito próxima ao limite permitido pela legislação. / The industries release various types of pollutants into to the environment. Among these pollutants are the liquid effluents containing toxic elements, they carry a high potential risk to human health and the environment. Some effluents can be treated by adsorbent materials, which can be made from industrial waste. One way to contribute significantly to the sustainability of an industry is to transform one of its residues into a value-added by-product and use in the treatment of its own liquid effluents as a low cost adsorbent. The objective of this estudy was to synthesize and characterize coal ash zeolites and evaluate their application as adsorbent material in the treatment of effluent. Zeolite materials derived from three different types of coal ash (fly ashes, cyclone ashes and heavy ashes) generated at the Figueira-PR thermoelectric plant were used to treat leachate from the coal ash landfill of the same plant. The following zeolite characteristics were determined: mineralogical composition, chemical composition, total carbon content, morphological analysis, specific surface area, cation exchange capacity (CTC), fire loss, pH, conductivity and bulk density. The zeolite phase formed with the three samples used as raw material after alkaline hydrothermal activation was sodalite. The zeolite material from fly ash had the lowest SiO2/Al2O3 ratio (1.46), higher CTC (2.36 meq g-1) and specific surface area (69.5 m2 g-1) and, consequently, greater effluent removal capacity. The As and Cr concentrations were above the effluent discharge standard. The three samples of zeolitic materials showed a significant removal of Ni, Cd, Zn and Co in the dose of 10 g L-1. The zeolite materials from fly and cyclone ash were efficient to reduce As concentrations below the limit imposed by legislation, while removal of Cr was not effective with any of the materials. In the second stage of the study, the zeolites were modified with the surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (HTDMA-Br) in concentrations of 1.8 and 20 mmol.L-1. The zeolite removal efficiency of As did not improve after its modification. Removal of Cr using the 20 mmol.L-1 modified HDTMA-Br modified fly ash zeolite sample resulted in a final concentration very close to the limit allowed by the legislation.

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo. Na safra 2015/16, foram produzidos 30,4 bilhões de litros. Na produção de etanol realizada no Brasil é gerado grande volume de vinhaça, cerca de 10 a 13 litros desse resíduo por litro de etanol produzido. Isso significa uma produção anual de cerca de 300 bilhões de litros desse material residual. Em função disso e do risco de contaminação ambiental por esse material, há necessidade de reduzir o volume desse resíduo. Com isso minimizar o custo com a gestão desse passivo ambiental. Isso pode ser feito mediante a concentração da vinhaça. Além disso, o mercado de energia elétrica tem se apresentado com uma boa oportunidade para o setor sucroenergético. Por esses motivos, o objetivo deste projeto foi a produção de metano a partir do uso de vinhaça concentrada. Para tal, a vinhaça concentrada foi obtida em uma usina no Estado de São Paulo que utiliza concentrador de vinhaça de múltiplos efeitos. Utilizaram-se dois reatores (R1 e R2) do tipo UASB (reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo) com capacidade para 50 L e volume reacional de 34,5 L cada. Os reatores foram operados à 38 ºC, com tempo de detenção hidráulica de 24 horas por 103 dias. O reator R1 recebeu cargas orgânicas volumétricas (COV) crescentes durante 9 fases (3,94; 3,5; 3,89; 4,66; 4,94; 5,33; 5,66; 6,08; 6,38 e 8,96 g DQO (L d)-1), com DQO afluente variando de 23.927 mg L-1 a 44.060 mgL-1. O reator R2 operou como tratamento controle, com COV variando entre 3,83 e 4,32 g DQO (L d)-1. A avaliação do processo de biodigestão anaeróbia foi realizada com base na produção de biogás, eficiência de remoção de DQO, pH, alcalinidade, concentração de ácidos voláteis totais (AVT), concentração de sólidos no lodo e atividade metanogênicas específica do lodo (AME). R1 mostrou-se mais eficiente, com pH e alcalinidade dentro da faixa ideal e efluente com menor concentração de AVT. O desempenho do processo mostrouse estável, atingindo eficiência máxima de remoção de DQO de 90% em R1. A maior produção volumétrica de biogás ocorreu concomitantemente com a maior produção específica de biogás, quando a DQO afluente foi de 42.003 mg L-1, a produção volumétrica de biogás foi de 135,24 L dia-1, e a produção de biogás em relação a DQO removida foi de 0,362 LbiogásgDQOremov-1. No fim do experimento, a AME de R1 foi de 1,19 gDQOCH4 gSTV.d-1, 40% superior a R2, que teve 0,85 gDQOCH4 gSTV.d-1. A alta eficiência de remoção de matéria orgânica e produção de biogás no reator alimentado com alta concentração de DQO foi obtida através da adaptação gradual do consórcio microbiano. / Brazil is the second largest producer of ethanol in the world. In the 2015/16 crop, 30.4 billion liters were produced. In Brazil\'s ethanol production, a large volume of vinasse is generated, about 10 to 13 liters of this residue per liter of ethanol produced. This means an annual output of about 300 billion liters of this waste material. Because of this and the risk of environmental contamination by this material, there is a need to reduce the volume of this waste. This will minimize the cost of managing this environmental liability. This can be done by concentrating the vinasse. In addition, the electricity market has presented itself with a good opportunity for the sugar-energy sector. For these reasons, the objective of this study was to produce methane from concentrated vinasse. For this purpose, concentrated vinasse was obtained from a mill that uses a multi-purpose vinasse concentrator in São Paulo State. Two reactors (R1 and R2) of UASB type (up-flow anaerobic sludge blanket) with capacity for 50 L and reactional volume of 34.5 L each one. The reactors were operated at 38 °C, with hydraulic retention time of 24 hours for 103 days. The reactor R1 received increasing organic load rate (OLR) during 9 phases (3.94, 3.5, 3.89, 4.66, 4.94, 5.33, 5.66, 6.08, 6.38 And 8.96 g COD (L d)-1), with affluent COD ranging from 23,927 mg L-1 to 44,060 mg L-1. The R2 reactor was operated as a control treatment, with OLR ranging from 3.83 to 4.32 g COD (L d)-1. The evaluation of the anaerobic biodigestion process was carried out based on biogas production, COD removal efficiency, pH, alkalinity, total volatile acid concentration (TVA), sludge solids concentration and sludge specific methanogenic activity (SMA). R1 showed to be more efficient, with pH and alkalinity within the ideal range and effluent with lower concentration of TVA. The process performance was stable, achieving maximum COD removal efficiency of 90% in R1. The higher volume of biogas production occurred concurrently with the higher specific biogas production, when the COD was 42.003 mg L-1, the volumetric biogas production was 135.24 L day-1, and the biogas production in relation to removed COD was 0.362 Lbiogas gCODremoved -1. At the end of the experiment, the SMA of R1 was 1.19 gCODCH4 gTVS.day-1, 40% higher than R2, which had 0.85 gCODCH4 gTVS.day-1. The high efficiency of organic matter removal and biogas production in the reactor fed with high COD concentration was obtained through the gradual adaptation of the microbial consortium.

As indústrias lançam diversos poluentes no meio ambiente. Dentre os poluentes destacam-se os elementos tóxicos presentes em efluentes líquidos por acarretarem alto risco potencial à saúde humana e ao meio ambiente. Os efluentes podem ser tratados por materiais adsorventes, os quais podem ser provindos de resíduos industriais. Uma forma de contribuir significativamente na sustentabilidade de uma indústria é a transformação de um de seus resíduos em sub-produto de valor agregado para aplicação no tratamento de seus efluentes líquidos como adsorvente de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi sintetizar, e caracterizar zeólitas de cinzas de carvão e avaliar sua aplicação como material adsorvente no tratamento de efluente. Os materiais zeolíticos derivados de três tipos diferentes de cinzas de carvão (cinzas manga, cinzas ciclone e cinzas pesadas) geradas na usina termelétrica de Figueira-PR foram usados para tratar o lixiviado do aterro de cinzas de carvão da mesma usina. As seguintes características das zeólitas foram determinadas: composição mineralógica, composição química, teor de carbono total, análise morfológica, área superficial específica, capacidade de troca catiônica (CTC), perda ao fogo, pH, condutividade e densidade aparente. A fase zeolítica formada foi do tipo sodalita com as três amostras usadas como matéria prima após ativação hidrotérmica alcalina. O material zeolítico de cinzas manga apresentou a menor relação SiO2/Al2O3 (1,46), maior CTC (2,36 meq g-1) e área superficial específica (69,5 m2 g-1) e, consequentemente, maior capacidade de remoção dos íons do efluente. As concentrações de As e Cr estavam acima do padrão de lançamento de efluentes. As três amostras de materiais zeolíticos apresentaram uma remoção significativa de Ni, Cd, Zn e Co na dose de 10 g.L-1. Os materiais zeolíticos das cinzas manga e ciclone foram eficientes para reduzir a concentração de As abaixo do limite imposto pela legislação, enquanto a remoção do Cr não foi efetiva com nenhum dos materiais. Na segunda etapa do trabalho, as zeólitas foram modificadas com o surfactante brometo de hexadeciltrimetilamônio (HTDMA-Br) em concentrações de 1,8 e 20 mmol L-1. A modificação das zeólitas não melhorou a eficiência de remoção do As. A remoção do Cr usando a amostra de zeólita de cinzas manga modificada com HDTMA-Br 20 mmol L-1 resultou em uma concentração final muito próxima ao limite permitido pela legislação. / The industries release various types of pollutants into to the environment. Among these pollutants are the liquid effluents containing toxic elements, they carry a high potential risk to human health and the environment. Some effluents can be treated by adsorbent materials, which can be made from industrial waste. One way to contribute significantly to the sustainability of an industry is to transform one of its residues into a value-added by-product and use in the treatment of its own liquid effluents as a low cost adsorbent. The objective of this estudy was to synthesize and characterize coal ash zeolites and evaluate their application as adsorbent material in the treatment of effluent. Zeolite materials derived from three different types of coal ash (fly ashes, cyclone ashes and heavy ashes) generated at the Figueira-PR thermoelectric plant were used to treat leachate from the coal ash landfill of the same plant. The following zeolite characteristics were determined: mineralogical composition, chemical composition, total carbon content, morphological analysis, specific surface area, cation exchange capacity (CTC), fire loss, pH, conductivity and bulk density. The zeolite phase formed with the three samples used as raw material after alkaline hydrothermal activation was sodalite. The zeolite material from fly ash had the lowest SiO2/Al2O3 ratio (1.46), higher CTC (2.36 meq g-1) and specific surface area (69.5 m2 g-1) and, consequently, greater effluent removal capacity. The As and Cr concentrations were above the effluent discharge standard. The three samples of zeolitic materials showed a significant removal of Ni, Cd, Zn and Co in the dose of 10 g L-1. The zeolite materials from fly and cyclone ash were efficient to reduce As concentrations below the limit imposed by legislation, while removal of Cr was not effective with any of the materials. In the second stage of the study, the zeolites were modified with the surfactant hexadecyltrimethylammonium bromide (HTDMA-Br) in concentrations of 1.8 and 20 mmol.L-1. The zeolite removal efficiency of As did not improve after its modification. Removal of Cr using the 20 mmol.L-1 modified HDTMA-Br modified fly ash zeolite sample resulted in a final concentration very close to the limit allowed by the legislation.

O Brasil é o segundo maior produtor de etanol do mundo. Na safra 2015/16, foram produzidos 30,4 bilhões de litros. Na produção de etanol realizada no Brasil é gerado grande volume de vinhaça, cerca de 10 a 13 litros desse resíduo por litro de etanol produzido. Isso significa uma produção anual de cerca de 300 bilhões de litros desse material residual. Em função disso e do risco de contaminação ambiental por esse material, há necessidade de reduzir o volume desse resíduo. Com isso minimizar o custo com a gestão desse passivo ambiental. Isso pode ser feito mediante a concentração da vinhaça. Além disso, o mercado de energia elétrica tem se apresentado com uma boa oportunidade para o setor sucroenergético. Por esses motivos, o objetivo deste projeto foi a produção de metano a partir do uso de vinhaça concentrada. Para tal, a vinhaça concentrada foi obtida em uma usina no Estado de São Paulo que utiliza concentrador de vinhaça de múltiplos efeitos. Utilizaram-se dois reatores (R1 e R2) do tipo UASB (reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo) com capacidade para 50 L e volume reacional de 34,5 L cada. Os reatores foram operados à 38 ºC, com tempo de detenção hidráulica de 24 horas por 103 dias. O reator R1 recebeu cargas orgânicas volumétricas (COV) crescentes durante 9 fases (3,94; 3,5; 3,89; 4,66; 4,94; 5,33; 5,66; 6,08; 6,38 e 8,96 g DQO (L d)-1), com DQO afluente variando de 23.927 mg L-1 a 44.060 mgL-1. O reator R2 operou como tratamento controle, com COV variando entre 3,83 e 4,32 g DQO (L d)-1. A avaliação do processo de biodigestão anaeróbia foi realizada com base na produção de biogás, eficiência de remoção de DQO, pH, alcalinidade, concentração de ácidos voláteis totais (AVT), concentração de sólidos no lodo e atividade metanogênicas específica do lodo (AME). R1 mostrou-se mais eficiente, com pH e alcalinidade dentro da faixa ideal e efluente com menor concentração de AVT. O desempenho do processo mostrouse estável, atingindo eficiência máxima de remoção de DQO de 90% em R1. A maior produção volumétrica de biogás ocorreu concomitantemente com a maior produção específica de biogás, quando a DQO afluente foi de 42.003 mg L-1, a produção volumétrica de biogás foi de 135,24 L dia-1, e a produção de biogás em relação a DQO removida foi de 0,362 LbiogásgDQOremov-1. No fim do experimento, a AME de R1 foi de 1,19 gDQOCH4 gSTV.d-1, 40% superior a R2, que teve 0,85 gDQOCH4 gSTV.d-1. A alta eficiência de remoção de matéria orgânica e produção de biogás no reator alimentado com alta concentração de DQO foi obtida através da adaptação gradual do consórcio microbiano. / Brazil is the second largest producer of ethanol in the world. In the 2015/16 crop, 30.4 billion liters were produced. In Brazil\'s ethanol production, a large volume of vinasse is generated, about 10 to 13 liters of this residue per liter of ethanol produced. This means an annual output of about 300 billion liters of this waste material. Because of this and the risk of environmental contamination by this material, there is a need to reduce the volume of this waste. This will minimize the cost of managing this environmental liability. This can be done by concentrating the vinasse. In addition, the electricity market has presented itself with a good opportunity for the sugar-energy sector. For these reasons, the objective of this study was to produce methane from concentrated vinasse. For this purpose, concentrated vinasse was obtained from a mill that uses a multi-purpose vinasse concentrator in São Paulo State. Two reactors (R1 and R2) of UASB type (up-flow anaerobic sludge blanket) with capacity for 50 L and reactional volume of 34.5 L each one. The reactors were operated at 38 °C, with hydraulic retention time of 24 hours for 103 days. The reactor R1 received increasing organic load rate (OLR) during 9 phases (3.94, 3.5, 3.89, 4.66, 4.94, 5.33, 5.66, 6.08, 6.38 And 8.96 g COD (L d)-1), with affluent COD ranging from 23,927 mg L-1 to 44,060 mg L-1. The R2 reactor was operated as a control treatment, with OLR ranging from 3.83 to 4.32 g COD (L d)-1. The evaluation of the anaerobic biodigestion process was carried out based on biogas production, COD removal efficiency, pH, alkalinity, total volatile acid concentration (TVA), sludge solids concentration and sludge specific methanogenic activity (SMA). R1 showed to be more efficient, with pH and alkalinity within the ideal range and effluent with lower concentration of TVA. The process performance was stable, achieving maximum COD removal efficiency of 90% in R1. The higher volume of biogas production occurred concurrently with the higher specific biogas production, when the COD was 42.003 mg L-1, the volumetric biogas production was 135.24 L day-1, and the biogas production in relation to removed COD was 0.362 Lbiogas gCODremoved -1. At the end of the experiment, the SMA of R1 was 1.19 gCODCH4 gTVS.day-1, 40% higher than R2, which had 0.85 gCODCH4 gTVS.day-1. The high efficiency of organic matter removal and biogas production in the reactor fed with high COD concentration was obtained through the gradual adaptation of the microbial consortium.