Orientador: Manuel Baldomero Rolando Berrios Godoy / Banca: Ana Tereza Caceres Cortez / Banca: Rafael Alves Orsi / Resumo: No Brasil, país de dimensões continentais, observa-se, em função disto, discrepâncias socioeconômicas, culturais e tecnológicas, que resultam em maneiras muito diferentes de encarar a problemática ambiental, de região para região, inclusive, entre os municípios e até diferenças intra-urbanas. Nas grandes cidades do Brasil a situação da gestão dos resíduos sólidos é caótica, e as áreas de destinação final estão cada vez mais escassas. A clandestinidade de disposição de lixo se acentua a cada dia, com sérios prejuízos ambientais, econômicas, sociais e de saúde pública. A alternativa mais viável, considerando a realidade dos municípios brasileiros, para a destinação dos resíduos sólidos consiste na construção de aterros sanitários, aliada a políticas de incentivo à coleta seletiva e reciclagem que deveriam implantar-se nos municípios. Por outro lado, um aterro sanitário construído com recursos públicos pode facilmente tornar-se um novo lixão, pelo fato dos altos custos de manutenção e falta de profissionais habilitados para gerenciar esses aterros. Este trabalho apresenta como alternativa para os municípios o estabelecimento de formas consorciativas para resolver os problemas dos seus Resíduos Sólidos Urbanos, isto porque as ações em conjunto de prefeituras (e comunidade) têm demonstrado serem muito mais eficazes que quando se atua individualmente. Fundamentalmente é dissertado o consórcio constituído na Região de Icó, no estado do Ceará, como uma alternativa para a gestão dos resíduos sólidos urbanos de municípios do Centro-Sul do Estado, uma vez que esse contribuirá efetivamente com a adequada gestão dos resíduos, através da união de esforços para resolver, de forma integrada, os seus problemas / Abstract: In Brazil, a country of continental dimensions, there is, according to this, discrepancies socioeconomic, cultural and technological changes that result in very different ways of looking at environmental issues, from region to region, even between municipalities and even differences intra-urban. In the big cities of Brazil the situation of solid waste management is chaotic, and the areas of disposal are increasingly scarce. The underground waste disposal is accentuated by the day, with serious environmental damage, economic, social and public health. The most viable alternative, considering the reality of Brazilian municipalities for the disposal of solid waste consists of the construction of landfills, combined with policies to encourage separate collection and recycling which would deploy in the municipalities. On the other hand, a landfill built with public funds can easily become a new landfill, because of high maintenance costs and lack of skilled professionals to manage these sites. This final work presents an alternative for municipalities to establish consorciativas ways to solve the problems of their Solid Waste, this is because the actions of municipalities together (and community), have been shown to be much more effective than when acting individually. Fundamentally is lectured the consortium in Ico Region in the state of Ceará, as an alternative for the management of municipal solid waste from municipalities in the South-Central State, since that effectively contribute to the proper management of waste through joint efforts to solve, in an integrated manner, their problems / Mestre

Orientador: Marcelo Loureiro Garcia / Coorientador: Jairo Roberto Jimenéz-Rueda / Banca: Ariovaldo José da Silva / Banca: Roberto Naves Domingos / Resumo: A grande demanda e o crescente desenvolvimento urbano tem intensificado o esgotamento dos recursos naturais no mundo. Surge com a premissa de criar ambientes permanentes, "a permacultura", uma ferramenta da agricultura a qual se criam zonas de ambientes equilibradamente produtivos com caráter sustentável. De acordo com técnicas de aproveitamento de resíduos para a agricultura, ao se pensar na questão urbana, as ETE (Estações de Tratamento de Esgoto), tratam as águas residuais e neste processo acumula nas unidades de tratamento, um lodo, cuja disposição final geralmente é problemática. Assim, são necessários estudos sobre a utilização do lodo em sistemas recicláveis, e como alternativa viável seu uso na agricultura. Dentro dos estudos realizados acerca dos impactos físicos, químicos e biológicos que este lodo pode causar ao ambiente, este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicação do lodo da ETE de Araraquara, em Argissolo Vermelho (PV). Para isso foram construídos lisímetros com o solo e aplicadas 2 doses de lodo denominados L5 com 500 g de sólidos totais/m2 e L15 com 1500 g de sólidos totais/m2. Ao longo de 89 dias foram realizados 4 aplicações acumulativas de lodo. Os lisímetros ficaram expostos à temperatura e a chuva ambiente. Durante os dias de chuva, foram coletadas amostras de água percolada e estas foram submetidas a análises em ICP-OES (Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Indutivamente Acoplado), para metais. Também foram realizados testes microbiológicos para um indicador biológico nas águas percoladas. Durante o tratamento, sementes remanescentes na camada superficial do solo, germinaram espécie denominada Brachiaria Decumbens, e análises químicas em ICP-OES foram realizadas em suas folhas. Observou-se que ao longo dos 89 dias, houve ausência de E. coli e coliformes totais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The high demand and increasing urban development has intensified the depletion of natural resources in the world. Arises from the premise of create permanent environments, "permaculture," an agricultural tool which are created zones balanced productive environments with sustainable character. Accordance with use of residues techniques for agriculture, when thinking about urban issues, the STS (Sewage Treatment Station), treat the wastewater and in the process accumulate in treatment units, one sludge, whose final disposition is generally problematic. Thus, studies are needed on usage of this sludge in recyclable systems, and how alternative viable their use in agriculture. Within these studies are the physical, chemical and biological impacts this sludge may cause to the environment, this study aimed to evaluate application of the sewage sludge of Araraquara, in PV - Paleudalf. For this tanks were constructed (lysimeters) with the soil applied and two doses of sludge called L5 with 500 g of solids total/m2 and L15 with 1500 g of solid total/m2. For 89 days four accumulative applications of sludge were performed. The tanks were exposed to environmental temperature and rainfall. During the rainy days, water samples were collected and percolated and they were subjected to ICP-OES (inductively coupled plasma optical emission spectroscopy) analyzes for metals. Microbiological tests were also performed on the percolated waters for a biological indicator. During treatment, seeds remaining in the surface layer of the soil, germinated species called Brachiaria decumbens, and chemical analyzes in ICP-OES were performed on their leaves. It was observed that over the 89 days, there were no E. coli and total coliforms in percolated water. For analysis of metals in waters held in ICP-OES, the test was reliable, and their concentrations in percolated... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A utilização em massa de agrotóxicos, além de causar males à saúde humana e ambiental, descarta milhares de toneladas de resíduos de embalagens anualmente. Quando seu manejo é inapropriado, o meio ambiente recebe esta carga adicional de substâncias tóxicas, redistribuindo-os. Desta forma, este trabalho busca analisar a forma de descarte dos resíduos de embalagens de agrotóxicos, em propriedades rurais do município de Vacaria – RS, comparando com a legislação vigente e com as normas de acondicionamento e descrever os principais impactos ao meio ambiente causados pelos agrotóxicos. Esta pesquisa é de natureza quantitativa descritiva e de campo, por meio da utilização de roteiro de entrevistas, no qual foram coletados dados quanto ao distanciamento adequado do local de armazenamento, a impermeabilização do piso, as condições do local de armazenamento, o método de mistura da calda, a aplicação da tríplice lavagem, o armazenamento das embalagens vazias, o descarte da água da tríplice lavagem, a destinação das embalagens e os principais grupos de agrotóxicos empregados nos cultivos. Também foi realizada uma revisão integrativa de literatura, analisando artigos científicos de um banco de dados internacional na temática de agrotóxicos a fim de identificar estudos sobre o uso de agrotóxicos, a degradação do meio ambiente e a saúde de animais, em um espaço temporal de 15 anos, em periódicos de níveis A1 e A2 de livre acesso, com Digital Object Identifier System. Os resultados mostraram que a maioria dos quesitos citados nas normas e legislações em relação ao manejo dos resíduos de embalagens de agrotóxicos não está sendo empregado corretamente nas propriedades rurais. Ainda, os principais grupos químicos empregados nos cultivos deste estudo foram a glicina substituída, o ditiocarbamato e a quinona, agrotóxicos do tipo herbicida, acaricida e fungicidas com ampla atuação. Em relação à análise da literatura, foram encontrados apenas 14 artigos que se enquadravam nos critérios de inclusão, sendo que 10 dos 14 artigos foram publicados após 2010, mostrando um crescimento de produção de uma década para outra, de 250%; o foco está concentrado na água, com 36% dos artigos e foram realizados principalmente em países desenvolvidos, correspondendo a 79% das publicações. Ainda, os resultados demonstraram que a exposição às substâncias era superior à permitida pelos países onde as análises foram realizadas e que existem diversos efeitos adversos, decorrentes da exposição. Em suma, o descarte de embalagens vazias de agrotóxicos é um problema recorrente no meio rural, pois a falta de orientação gera tomada de ações, por parte dos agricultores, consideradas errôneas, como a queima, o aterramento e a reutilização das mesmas. Além disso, o desconhecimento das normas e legislações implica diretamente no aumento do potencial de ocasionar um acidente toxicológico nas propriedades rurais e em seus entornos. / The massive use of pesticides, besides causing human and environmental ills, discards thousands of tons of packaging residues annually. When their management is inappropriate, the environment receives this additional burden of toxic substances, redistributing them. In this way, this work aims to analyze the way of disposal of pesticide packaging residues in rural properties in the municipality of Vacaria - RS, comparing it with the current legislation and with the packaging standards and to describe the main impacts on the environment caused by pesticides. This is a descriptive quantitative and field research, through the use of interview script, in which data were collected regarding adequate spacing of the storage site, waterproofing of the floor, conditions of storage location, pesticides mixing method, the application of the triple wash, the storage of the empty packages, the disposal of the water of the triple wash, the destination of the packages and the main groups of pesticides used in the crops. An integrative literature review was also carried out, analyzing scientific papers from an international database on the subject of pesticides, in order to identify studies on the use of pesticides, environmental degradation and animal health, in a temporal space of 15 years, in A1 and A2 free-access journals with Digital Object Identifier System. The results showed that most of the requirements cited in the standards and legislation regarding the handling of pesticides packaging waste are not being used correctly in rural properties. Also, the main chemical groups used in the crops of this study were substituted glycine, dithiocarbamate and quinone, herbicide, acaricide and fungicides type pesticides with ample performance. Regarding the analysis of the literature, only 14 papers met the inclusion criteria, and 10 of 14 papers were published after 2010, showing an increase of production, from one decade to the other, of 250%; the focus is on water, with 36% of the papers and were made mainly in developed countries, corresponding to 79% of the publications. In addition, the results showed that the exposure to the substances was higher than allowed by the countries where the analyzes were carried out and that there were several adverse effects from exposure. In short, the disposal of empty pesticide packages is a recurring problem in the rural environment, since the lack of orientation leads to farmers' actions being taken as erroneous, such as burning, grounding and reusing it. Moreover, the unfamiliarity of standards and laws directly implies the increase in the potential to cause a toxicological accident in the rural properties and their surroundings.

O crescimento nas atividades agroindustriais e industriais torna eminente o problema referente à destinação de resíduos gerados nestas atividades. Atualmente, a maior parte dos resíduos gerados são destinados para aterros de resíduos industriais e, no caso de estercos suínos para esterqueiras devido a viabilidade ambiental e econômica. No entanto, a digestão anaeróbia (DA) é uma solução para o tratamento de resíduos, sendo ambiental e economicamente viável, pois através de microrganismos realiza a conversão de subprodutos indesejados em energia renovável na forma de biogás. O presente trabalho teve como objetivo isolar, selecionar e identificar microrganismos capazes de auxiliar na conversão de resíduos agrícolas e industriais em biogás. Os resíduos de arroz, couro, esterco suíno (R) e (A), lodo de ETE de curtume e lodo de ETE UCS foram caracterizados através da determinação de concentração de carbono orgânico, teor de sólidos totais antes e após os ensaios de degradação. A adição de inóculos de microrganismos isolados a partir das amostras que geraram maior volume de biogás foram avaliados, entretanto apresentaram baixa fração molar de metano. Assim, realizou-se novo isolamento de microrganismos provenientes de amostras do lodo de ETE da UCS que durante o processo de DA apresentou fração molar de 76% de metano. Foram realizados isolamentos sucessivos dos microrganismos presentes no lodo, o primeiro isolamento foi após 24h de ensaio e posteriormente foi realizado o isolamento a cada 7 dias totalizando 5 isolamentos. Os microrganismos isolados foram identificados como Bacillus toyonensys e B. thurigiensis e foram adicionados em amostras que continham resíduo de esterco (A) e (R), resíduo de couro pré-tratado quimicamente e termicamente, resíduo de arroz e resíduo de arroz com lodo de ETE de curtume. Verificou-se que a adição de inóculos aumentou a fração molar de metano dos resíduos de esterco (A) em (55%), esterco (R) de 0,4 para 0,7. A amostra de arroz e lodo de ETE de curtume gerou uma fração molar de hidrogênio de aproximadamente (1,0). Assim, conclui-se que a presença de microrganismos no processo de DA é fundamental para o aumento da fração molar do gás de interesse, visto que estes produzem enzimas capazes de degradar resíduos e transformá-los em energia na forma de biogás. O efetivo processo de DA é caracterizado pela redução dos teores de carbono, o resíduo de arroz com adição de lodo de ETE de curtume e adição de inóculo apresentou maior redução no teor de carbono (77,88%) e no teor de sólidos totais (90,34%). / The growth in agro-industrial and industrial activities becomes imminent problem concerning the disposal of waste generated in these activities. Currently, most of the waste generated is intended for industrial waste landfills and in the case of pig manure to esterqueiras due to environmental and economic viability. However, anaerobic digestion (AD) is a solution for treating waste being environmentally and economically feasible for the treatment of waste, as by microorganisms performs conversion of unwanted by-products in renewable energy. This study aimed to isolate, select and identify microorganisms capable of assisting in the conversion of agricultural and industrial waste into biogas. Rice residues, leather, pig manure (R) and (A), tannery sludge ETE and ETE UCS sludge were characterized by determination of organic carbon, total solids content before and after the degradation tests. The addition of an inoculum of microorganisms isolated from samples of larger volume of biogas generated were evaluated, however showed low molar fraction of methane. Thus, there was re-isolation of microorganisms from WWTP sludge samples during the UCS process showed 76% mole fraction of methane and 73,3mL accumulated volume of biogas. Successive isolation of microorganisms were performed in the mud, the first isolation was after 24 hours test with later isolation every 7 days a total of 5 isolates. The microorganisms were added to samples containing manure residue (A) and (R) pre-treated leather residues chemically and thermally, rice and rice residue with tannery waste sludge WWTP. It has been found that the addition of inoculum increased the mole fraction of methane from manure waste (A) (55%), manure (R) of 0.4 to 0.7. The sample of rice and tannery WWTP sludge generated a mole fraction of hydrogen approximately (1.0). Thus, it is concluded that the presence of microorganisms in the process is essential to the increase of the molar fraction of the gas of interest, since these produce enzymes capable of degrading wastes and convert them into energy in the form of biogas. The actual process of AD is characterized by the reduction of carbon, rice residue with addition of WWTP sludge tanning and adding inoculum greater reduction in carbon content (77.88%) and total solids content (90.34%).

As questões ambientais adquiriram gradativamente importância na legislação brasileira. A inclusão de uma postura ambiental e a concepção acerca do desenvolvimento sustentável remetem a necessidade de discussões acerca do consumo, da “pós-modernidade”, da geração dos resíduos e da nova postura do cidadão brasileiro. Os padrões elevados de consumo desencadeiam uma produção alarmante de resíduos, ao passo que o estudo de conceitos acerca do tema, da legislação vigente e do comportamento da sociedade diante uma política nacional de resíduos recente, torna-se fundamental para uma melhor compreensão das propostas apresentadas pelo legislador quanto à gestão dos resíduos sólidos. Para tanto, a Lei n° 12.305/2010, a Política Nacional de Resíduos Sólidos, é o resultado de discussões e orientações relacionados ao manejo de resíduos sólidos e limpeza urbana. A Política contempla os princípios, as diretrizes, os objetivos, as metas, as ações e os instrumentos que seguidos pela União isoladamente ou em parceria com os Estados, o Distrito Federal, os Municípios, bem como a sociedade, apontam para a gestão integrada e ao gerenciamento adequado dos resíduos sólidos. Compreender os dispositivos da Lei e apresentar alternativas de políticas públicas municipais efetivas, é medida fundamental na busca de soluções para os altos índice de resíduos sólidos no Estado do Rio Grande do Sul. Para tanto, incentivos fiscais, bem como a cobrança de taxas, tornam-se ferramentas importantes em um sistema de políticas públicas voltadas à criação de um meio ambiente sustentável, especialmente no que tange ao tratamento, armazenamento e destinação dos resíduos sólidos. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / Environmental issues have been gradually acquiring importance in the Brazilian legislation. An environmental stance inclusion and a sustainable development conception resemble the need for discussions concerning consumerism, “post-modernity”, waste production and Brazilian citizen’s new posture. As a consequence, consumerism’s high standards trigger an alarming waste output, whereas the study of concepts on such topict, current legislation and society’s behavior towards a recent national waste policy becomes fundamental so that proposals submitted by the legislator regarding solid waste management can be better comprehended. Therefore, Law number 12,305 / 2010, the National Policy on Solid Residues, is the result of discussions and guidelines related to the management of solid residues and urban cleaning. The policy includes the principles, guidelines, objectives, goals, actions and instruments which are followed by the Union by itself or in partnership with the States, the Federal District, the municipalities as well the society and all of them point to the integrated management and proper management of solid residues. Comprehending the provisions of the Law and present alternatives for effective municipal policies, it is a fundamental step in the search for solutions to the high rate of solid residues in the state of Rio Grande do Sul. Thus, tax incentives, and the collection of fees, become important tools in a system of public policies aimed at creating a sustainable environment, especially with regard to the treatment, storage and disposal of solid residues.

As indústrias têxteis têm contribuído diretamente para a contaminação do meio ambiente, principalmente devido ao descarte dos efluentes que são gerados no processo de tingimento das fibras. Geralmente, esses efluentes apresentam coloração acentuada e composição variável. Por isso, existe uma grande preocupação em se realizar o tratamento adequado dos mesmos. Dentre as técnicas utilizadas para essa finalidade, a adsorção tem recebido especial atenção, por ser altamente eficiente e apresentar baixo custo. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a capacidade adsorvente de um compósito à base de haloisita nanotubular (HNT) e de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) na remoção do corante catiônico verde de malaquita (MG) em meio aquoso. Primeiramente, o compósito de HNT-Fe3O4 foi preparado através do método de precipitação química, utilizando uma solução de sais de ferro (II) e (III), e HNT. Em seguida, o mesmo foi caracterizado por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão em energia por raios X (EDS), microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de raios X (DRX), determinação da área superficial específica e tamanhos de poro, utilizando o método de Brunauer, Emmet e Teller (BET) e determinação do pH no ponto de carga zero (pHPCZ). Após a caracterização, a capacidade de adsorção do compósito de HNT-Fe3O4 foi investigada em sistema de batelada, sob temperatura controlada (25 °C). A concentração remanescente de MG nos experimentos de adsorção foi estimada por meio da técnica de espectroscopia de absorção molecular na região do visível, utilizando uma curva de calibração externa. Além disso, a influência de parâmetros experimentais, como velocidade de agitação do sistema, massa de adsorvente, pH inicial do meio, concentração inicial do corante e tempo de contato foi igualmente avaliada. Com relação à cinética de adsorção, o modelo de pseudossegunda ordem foi o que melhor descreveu o processo. No que se refere ao equilíbrio de adsorção, os resultados experimentais (R2 = 0,9578) apresentaram um melhor ajuste à isoterma de Freundlich, com valores para a constante de Freundlich (kF) e capacidade máxima de adsorção (qm) iguais a 1,86 L g-1 e 44,25 mg g-1. Os dados termodinâmicos revelaram um processo de adsorção físico e espontâneo, com valores de ΔG°ads, ΔH°ads e ΔS°ads iguais a -4,61 kJ mol-1, -28,13 kJ mol-1 e -77,60 J mol-1 K-1, respectivamente. Por fim, o compósito de HNT-Fe3O4 demonstrou ser um adsorvente eficiente na remoção do corante catiônico MG em meio aquoso, podendo ser reutilizado em mais de um ciclo de remoção, sem perdas significativas de propriedades após o processo de regeneração por calcinação. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / Textile industries have directly contributed to the contamination of the environment, mainly due to the disposal of effluents, which are generated in the dyeing process. Frequently, these effluents have different colors and variable compositions. Therefore, there is great concern in performing the appropriate treatment of them. Among the techniques used for this purpose, adsorption has received special attention because it is highly efficient and presents low cost. In this context, this study aimed to evaluate the adsorbent capacity of a composite based on nanotubular halloysite (HNT) and magnetite nanoparticles (Fe3O4) for the removal of cationic dye malachite green (MG) in aqueous medium. Firstly, the HNT-Fe3O4 composite was prepared by the chemical precipitation method using a solution of iron salts (II) and (III), and HNT. Then, it was characterized by means of several techniques including scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), specific surface area and pore size, using the Brunauer, Emmett and Teller method (BET), and determination of pH at the point of zero charge (pHPZC). After the characterization, the adsorption capacity of the HNT-Fe3O4 composite was investigated in a batch system, under controlled temperature (25 °C). The remaining concentration of MG in adsorption experiments was estimated using the molecular absorption spectroscopy in the visible region with an external calibration curve. Furthermore, the influence of experimental parameters, such as system stirring rate, adsorbent mass, initial pH, initial dye concentration and contact time were also evaluated. The experimental results showed that the adsorption kinetics was better described using a pseudo-second-order model. Regarding the adsorption equilibrium, Freundlich isotherm showed a better fit (R2 = 0.9578) to adsorption data, with values for the Freundlich constant (kF) and maximum adsorption capacity (qm) equal to 1.86 L g-1 and 44.25 mg g-1. On the other hand, the thermodynamic parameters revealed a physical and spontaneous adsorption process, with values of ΔG°ads, ΔH°ads, and ΔS°ads equal to -4.61 kJ mol-1, -28.13 kJ mol-1, and -77.60 J mol-1 K-1, respectively. Finally, the composite HNT-Fe3O4 proved to be a good adsorbent for the removal of MG cationic dye in aqueous medium and can be reused for several adsorption cycles without losing significant properties after the regeneration process by calcination.

Magister Scientiae - MSc / It was hypothesized that South African FA and brine could sequester CO2 through mineral carbonation. A statistical approach was undertaken to optimize the % CaCO3 formed from FA/brine/CO2 interaction with input parameters of temperature, pressure, particle size and solid/liquid ratio (S/L) being varied. The ranges adopted for the input parameters were: temperature of 30 ºC or 90 ºC; pressure of 1 Mpa or 4 Mpa; four particle sizes namely bulk ash, > 150 μm, < 20 μm and 20 μm- 150 μm particle size range; S/L ratios of 0.1, 0.5 or 1. The FA/ brine dispersions were carbonated in a high pressure reactor varying the above mentioned input parameters. The fresh Secunda FA of various size fractions was characterized morphologically using scanning electron microscopy, chemically using X-ray fluorescence and mineralogically using qualitative X-ray diffraction. The carbonated solid residues on the other hand were characterized using quantitative X-ray diffraction, scanning electron microscopy, thermal gravimetic analysis and Chittick tests. The raw brine from Tutuka together with the carbonation leachates were characterized using inductively coupled mass spectrometry and ion chromatography. Total acid digestion was carried out to evaluate the differences in the total elemental content in both the fresh ash and the carbonated solid residues. The results suggested that South African FA from Secunda belongs to class F based on the CaO content as well as the total alumina, silica and ferric oxide content, while the RO brine from Tutuka were classified as NaSO4 waters. / South Africa

A review of literature on the subject of methane exploitation from landfill is presented in conjunction with the results of experiments concerning landfill gas extraction at the Grahamstown Landfill Site. A description of the LFG extraction system and the utilisation of LFG at the Grahamstown Landfill Site is included. Data concerning LFG enhancement parameters, LFG compositions and flow rates, refuse composition, LFG modelling, LFG pumping trials and the economics of LFG extraction and utilisation are presented. The indication is that LFG can be economically extracted and utilised as a heating fuel in South Africa.

Microbial fuel cells (MFCs) are a promising form of alternative energy capable of harnessing the potential energy stores in organic waste. The oxygen reduction reaction (ORR) forms an integral role in the generation of electricity in MFCs however it is also a potential obstacle in enhancing the performance of MFCs. Platinum, a commonly used catalyst for the ORR, is expensive and rare. Significant research has been conducted into developing alternative catalysts. Metallophthalocyanines (MPc) have garnered attention for use as catalysts. Iron phthalocyanine (FePc) has been shown to have catalytic activity towards the reduction of oxygen. Coupling of the catalyst to nanostructured carbon materials, such as multi-walled carbon nanotubes, has been observed to have several advantages as nanostructures have a high surface-to-volume ratio. In this study, we have attempted to assess the suitability of FePc, both its bulk and nanostructured form, as an oxygen reduction catalyst and acid functionalized multi-walled carbon nanotubes for use as a catalyst support using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. We showed, for the first time, the catalytic nature of nanostructured FePc towards the ORR. Applying the data obtained from the electrochemical analyses, electrodes were modified using FePc and MWCNTs and applied to an Enterobacter cloacae-based MFC. Several operational parameters of the MFC, such as temperature and ionic strength, were optimized during the course of the study. We showed that optimized FePc:MWCNT-modified electrodes compared favourably to platinum-based electrodes in terms of power densities obtained in a microbial fuel cell.

Please read the abstract in the section 00front of this document / Dissertation (MSc Agric (Pasture Science))--University of Pretoria, 2005. / Plant Production and Soil Science / unrestricted