Una de las formas de disposición de biosólidos generados en las plantas de tratamiento de aguas servidas es su aplicación en suelos agrícolas. Sin embargo, esto involucra algunos problemas, como la acumulación de los metales pesados, el incremento de la materia orgánica y de otros componentes del biosólido, pudiendo cambiar la distribución y movilidad de los metales pesados, modificando su disponibilidad, que dependerá del tipo de suelo, de las propiedades físicas y químicas tanto del biosólido como del suelo y del tipo de cultivo. Si bien existe una vasta experiencia extranjera en el tema, es conveniente como país productor de una amplia gama de productos agrícolas de exportación, realizar estudios preliminares con suelos locales. El propósito de este estudio fue determinar el efecto de la aplicación de biosólidos en la distribución y disponibilidad de los siguientes metales pesados: Cr, Cu, Ni, Pb y Zn en suelos agrícolas de la Región Metropolitana. Se muestrearon cuatro suelos de orden Mollisol diferentes (CB, EM, LP y M). Estos fueron tratados con 15 y 30 Mg·ha-1 de biosólido, además de utilizar suelo sin tratar, como control, e incubados a 25ºC en condiciones de humedad de campo por 60 días. Los biosólidos utilizados (BET2004 y BET2005) fueron obtenidos de una de las plantas de tratamiento de aguas servidas de Santiago. Fueron muestreados en el monorrelleno en épocas diferentes del año. Los suelos, biosólidos y mezclas suelo-biosólido fueron caracterizados a través del pH, contenido de materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y contenido total de metales pesados. Los metales traza de los suelos control y tratados con las respectivas dosis de biosólido, fueron extraídos secuencialmente antes y después de la incubación. Se utilizó la metodología propuesta por “The European Community Bureau of Reference” (BCR) de cuatro etapas de manera de obtener las fracciones soluble en ácidos (metal unido a carbonatos), reducible (metal asociado a óxidos de manganeso y hierro), oxidable (metal asociado a materia orgánica) y residual. La determinación de los metales se realizó por Espectroscopía de Absorción Atómica (EAA) con llama. La aplicación de biosólido generalmente incrementó el contenido total de los metales, principalmente significativo para Zn y Cu. La dosis de biosólido y el tiempo de incubación sólo afectaron la distribución de Zn y Cu, principalmente de Zn. Un diseño factorial a dos niveles fue usado para evaluar los efectos: dosis del biosólido aplicado y tiempo de incubación en la disponibilidad de estos metales. Las variables consideradas son influenciadas dependiendo del metal y tipo de suelo. Se encontró, principalmente en el caso del Zn, un incremento de las formas solubles en ácidos, y reducibles debido a la aplicación de biosólidos y tiempo de incubación, en el caso del tratamiento con BET2004, y sólo debido al tiempo de incubación, en los suelos tratados con BET2005.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / La cuenca del Río Copiapó enfrenta una creciente demanda de agua por parte de las actividades productivas que, sumado a la fuerte sequía que afecta a la zona, ha disminuido considerablemente la disponibilidad del recurso hídrico en los sistemas subterráneos y superficiales. Esto ha llevado a los usuarios de agua a buscar nuevas alternativas de abastecimiento, entre ellas, la desalación de agua de mar realizada por empresas mineras. Es por ello que, en este estudio se realizó una caracterización de la oferta y demanda hídrica en la cuenca del Río Copiapó y una revisión de los proyectos de desalación aprobados por el SEIA. Posteriormente, se realizó un análisis de la incorporación de la nueva oferta de agua a través de la simulación de tres escenarios futuros de distribución de agua desalada en la cuenca. Los resultados muestran que, según los registros de Derechos de Aprovechamiento de Aguas (DAA), la agricultura utiliza más del 60% de las aguas superficiales, mientras que los usos de agua potable, minería e industrias se abastecen en su totalidad de aguas subterráneas. De un total de 20.648,7 L/s otorgados en la cuenca, el 95,03% provienen de aguas subterráneas, reflejando la fuerte dependencia de la disponibilidad de agua del acuífero por parte de los usuarios. El balance realizado entre la oferta y la demanda real estimada, señala que el Sector 4 del acuífero es el más crítico con un déficit de 2.493,60 L/s, mientras que el balance entre la oferta y la demanda legal muestra que los caudales otorgados en DAA superan en 3.971,03 L/s a la oferta. En ambos balances, tanto con demanda real como legal, sólo el Sector 1 presenta valores positivos entre oferta y demanda. En cuanto a los proyectos de desalación, existen dos aprobados y actualmente en construcción por parte de las mineras Candelaria y Compañía Minera del Pacífico, las que en su conjunto desalarán 1.100 L/s. A partir del excedente de agua desalada, una vez cubierta la demanda propia de las mineras, y asumiendo que éstas transarán sus respectivos excedentes al resto de los usuarios, se establecieron los escenarios distribuyendo el agua desalada a los usos y sectores con mayores problemas hídricos en la cuenca. Estos escenarios determinaron que: el agua potable vería satisfecha su demanda en todos los sectores acuífero; la actividad agrícola podría disminuir su déficit en un 43% aproximadamente en los Sectores 4, 5 y 6; y que el Sector 4 podría mitigar su crítica situación disminuyendo el déficit de riego y agua potable en un 67,6% y un 88,6%, respectivamente. Finalmente, se concluye que la incorporación de agua desalada por parte de la minería se presenta como una interesante alternativa para disminuir su dependencia de los cursos naturales de agua; además, la distribución de agua desalada a otros usuarios de la cuenca permitiría reducir en gran medida el problema del déficit hídrico. Sin embargo, es importante destacar que para conocer la viabilidad de la incorporación de esta nueva oferta de agua es necesario complementar este estudio con análisis de otras variables en el ámbito económico, social y ambiental. / Copiapó River basin faces an increase in its water demand from productive activities, which, in addition to the severe drought that affects the area, has considerably decreased the availability of water resources in surface and groundwater systems. This is why water users have sought new supply alternatives, including desalination of sea water by mining companies. Thus, this study characterized the water supply and demand in Copiapó River basin and also characterized the desalination projects approved by the SEIA. Subsequently, an analysis of the incorporation of the new supply of water through three simulated scenarios of desalinated water distribution in the basin. The results show that, according to the records of water use rights (DAA), agriculture uses more than 60% of surface water, while potable water, mining and industries uses are supplied entirely from groundwater. A total of 20,648.7 L/s have been granted, from which 95.03% correspond to groundwater, thus reflecting the strong dependence on the availability of water in the aquifer by the users. The water balance made between supply and estimated actual demand indicates that aquifer‘s Sector 4 is the most critical with a deficit of 2,493.6 L/s, while the balance between supply and legal demand, shows that the granted DAA flowrates exceed the supply by 3,971 L/s. For both balances (both real and legal demand), Sector 1 is the only one that has positive values between supply and demand. Regarding desalination, there are two projects approved and currently under construction by the Candelaria and Pacific Mining Company, which as will desalinate 1,100 L/s. From surplus desalinated water, once the demand from mining activities has been covered, and assuming that they may compromise their surpluses to other users, three scenarios were simulated according to the uses and sectors with more water problems in the basin. These scenarios determined that: potable water use would satisfy their demand in all sectors of the aquifer; the agriculture use could reduce its deficit by 43% approximately in Sectors 4, 5 and 6; or Sector 4 could mitigate their critical situation by decreasing its irrigation deficit and potable water use in 67.6% and 88.6%, respectively. Finally, it is concluded that the incorporation of desalinated water by mining companies is an interesting alternative to reduce its dependence on natural water courses; in addition, the distribution of desalinated water to other users of the basin would greatly reduce the problem of water shortage. However, it is important to note that to know the feasibility of incorporating this new supply of water is necessary to complement this study with analysis of other variables in the economic, social and environmental aspects.

Ingeniero Civil Químico / El tratamiento de aguas residuales es uno de los procesos más importantes que se deben realizar para cuidar el medio ambiente. El principal objetivo de este tratamiento es permitir la disposición de estos efluentes, tanto domésticos como industriales, asegurando que estos no pongan en peligro la salud humana o causen daños inaceptables al medio ambiente. Sin embargo, este proceso tiene un alto costo energético, alcanzando un consumo de entre 560 y 2.300 GWh por año. Es por esto que hoy en día se buscan procesos alternativos para disminuir el gasto energético de estos tratamientos. Una de las alternativas que han surgido son las celdas de combustible microbiológicas, estos dispositivos son celdas electroquímicas que tienen la particularidad de utilizar microorganismos como catalizadores en el proceso de oxidación y/o reducción. El gran potencial de estos sistemas radica en la enorme variedad de microorganismos existentes, ya que, gracias a su metabolismo, abren la posibilidad de degradar diversos compuestos orgánicos presentes en aguas residuales y usarlos como combustibles. Bajo este contexto, el objetivo general de este trabajo de memoria de título fue diseñar, fabricar y caracterizar el ánodo de una celda de combustible microbiológica para la producción de energía a partir de la oxidación de compuestos orgánicos presentes en aguas residuales. Para cumplir con este objetivo, se utilizó el carbono vítreo reticular como material para la construcción de los ánodos utilizados en el estudio. Al calcular el área superficial del material y su conductividad eléctrica, éstas resultaron ser 70 m^2 g^{-1} y 1,11x10^4 Omega^{-1} m^{-1}, respectivamente. Estos valores lo hacen adecuado para su uso como electrodo en sistemas bioelectroquímicos. Con el fin de caracterizar el desempeño electroquímico del ánodo y la electroactividad de éste, se realizaron voltametrías cíclicas e impedancias de espectroscopía electroquímica en dos esquemas experimentales: uno con el anolito inoculado con la bacteria Acidiphilium cryptum y el otro utilizando un electrodo que fue previamente cultivado con el mismo microorganismo. Las voltametrías cíclicas mostraron que en ambos casos, al tener una mayor concentración de bacterias en la celda, la corriente aumentaba. Por otra parte, las impedancias de espectroscopía electroquímica arrojaron que los microorganismos causaron un aumento de la resistencia, tanto en el electrodo, como en la solución de la cámara anódica. Al complementar estos resultados con los de las voltametrías cíclicas, se notó que la actividad catalítica que muestra el microorganismo utilizado tiene un efecto mayor sobre la producción de corriente que el aumento de las resistencias del sistema que causa. En base a los resultados obtenidos a lo largo del estudio, se concluye que la bacteria Acidiphilium cryptum genera un aumento de corriente al ser utilizada en el ánodo de una celda de combustible microbiológica. En vista de lo anterior, se recomienda comenzar con el estudio del cátodo a utilizar, con el fin de realizar una caracterización electroquímica general del sistema.

Magíster n Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / La escasez de agua en la zona norte de Chile, ha llevado a evaluar otras formas de suministro de agua a las operaciones mineras. En la actualidad una alternativa con proyección es el uso de agua de mar (salada y desalinizada). En el caso de la concentración de minerales de cobre, otros estudios han establecido como problemática principal para el uso de agua de mar salada, el llamado efecto buffer respecto de la cal, que consiste en la reacción de iones de Mg y Ca disueltos en el agua de mar con la cal (utilizada como regulador de pH en concentración), resultando en un aumento importante del consumo de cal para superar este efecto y alcanzar el pH requerido por los procesos. Se realizaron pruebas de contacto para "agua de mar - cal", "agua de mar - mineral - cal" y " agua de mar - concentrado - cal", obteniéndose un comportamiento característico de tres (3) zonas, donde la segunda corresponde a una meseta, en la cual el aumento de cal adicionada no produce aumentos significativos en el pH, coincidente con el efecto buffer" y que se verifica a pH entre 9,5 y 10,0. Se verifico una interacción entre los iones de Mg+2 y la cal. Se ejecutaron pruebas modificando las condiciones del sistema. Se utilizo agua de mar con un periodo de reposo de 10 días antes de la prueba y también agua de mar pretratada. En ambos casos se obtuvieron valores de pH superiores en la meseta (efecto buffer) y una cantidad de cal a adicionar menor para alcanzar valores elevados de pH respecto de la prueba sin modificar el sistema. Finalmente, se realizaron cinéticas de flotación a distinto pH para estudiar el uso complementario de cal y un segundo depresante de pirita (Metabisulfito de Sodio), concluyéndose que la adición de Metabisulfito permite depresar fuertemente la pirita en flotación a pH bajo (8,5), sin embargo, también afecta el rendimiento de los parámetros cinéticos para el cobre. Se recomienda que para etapas de flotación recuperativas (primaria y barrido) se privilegie el ajuste de pH con cal, mientras que para etapas de limpieza se privilegie el uso de Metabisulfito.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Estudia la adsorción del surfactante sódico dodecilbenceno sulfonato (SDBS) usando grafeno (rGO) para eliminar este aniónico tensoactivo del agua para evitar la contaminación por este tipo de tensoactivo. El problema es que los surfactantes (detergentes) se eliminan en las aguas residuales causando contaminación del agua por eutrofización, un surfactante aniónico es ampliamente utilizado en la industria química (papel, textil, petróleo, etc.) y domésticamente es el surfactante de sodio dodecilbenceno sulfonato, que debe eliminarse de las aguas residuales. Se presenta un estudio de detalle del mecanismo de adsorción del dodecilbenceno de sodio sulfonato (SDBS) en solución acuosa sobre grafeno (rGO), se consideran tanto datos termodinámicos y cinéticos. Se realiza una comparación entre la adsorción de sitio único y dual; se demuestra que el mecanismo de sitio dual está fuertemente favorecido sobre el sitio único convencional. Para este propósito, la ecuación isoterma para la adsorción de sitio dual se deriva por primera vez y se reportan los coeficientes de la tasa de adsorción y desorción de sitio dual, en base a un enfoque de análisis de regresión mejorado. Se identifica una temperatura óptima de 298 K, considerando las cantidades iniciales de SDBS bajas y altas. Además, se demuestra que la presencia inicial de cloruro de sodio permite reducir el tiempo de contacto de 30 a 10 horas. Por lo tanto, el sistema de adsorción bajo investigación se muestra atractivo para el tratamiento de corrientes de aguas residuales de relevancia industrial. Como resultado de esta investigación, se publicó un artículo científico titulado Nuevos conocimientos en el tratamiento de aguas residuales con grafeno: adsorción de doble sitio por sodio dodecilbencenosulfonato en la revista Industrial & Engineering Chemistry Research, Volumen 55, páginas 9387-9396, 2016. / Tesis

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:56:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T20:57:51Z : No. of bitstreams: 1 303859.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A reutilização de águas residuárias geradas na suinocultura pode atender a várias finalidades merecendo destaque o reúso no próprio processo de produção animal ou em outras atividades agrícolas. Porém, para que se tenha segurança nesta prática, informações consistentes sobre a qualidade da água envolvendo aspectos físicos, químicos e microbiológicos precisam ser avaliadas. Atualmente, a inexistência de parâmetros para reúso de água na pecuária brasileira torna esta prática sem critérios para sua recomendação técnica. Diante disso, o presente estudo teve por objetivos padronizar e validar metodologias moleculares para o monitoramento de águas residuárias da suinocultura no que se refere à detecção viral; 2) Avaliar as águas residuárias da suinocultura por meio de estudo virológico de dois sistemas de tratamento de dejetos de suínos; 3) Estabelecer o perfil químico e microbiológico de ambos os sistemas de tratamento, apontando qual sistema é mais eficiente; 4) Apontar qual vírus seria o melhor candidato a marcador de contaminação ambiental por dejeto de suíno, tendo como base a incidência e persistência dos diferentes vírus nos sistemas de tratamento; 5) Apontar qual dos dois sistemas é mais eficiente na remoção dos compostos químicos e microbiológicos avaliados. Para isso, foram avaliados mensalmente (março de 2009 a dezembro de 2010), dois sistemas de tratamento de dejetos de suínos (sistema 1 e 2). Os resultados revelaram que o genoma de PAdV esteve presente em 66% das amostras coletadas o sistema 1 e em 78% das amostras do sistema 2. Já o PCV2 foi detectado em 96% das amostras coletadas no sistema 1 e em 86% das amostras do sistema 2. Partículas íntegras de PAdV e PCV2 estavam presentes em todos os pontos de amostragem, e partículas infecciosas de PCV2 (genótipos 2a e 2b) estavam presentes no efluente final. Foram detectados ainda PPV, TTSuV em ambos os sistemas . Dentre os vírus avaliados, recomenda-se o PAdV como marcador de contaminação ambiental por dejeto de suíno, por este ser um dos mais resistentes e frequentes. Em relação aos parâmetros químicos, a redução ao longo do sistema 1 atingiu níveis acima de 70% em todos os compostos e para o sistema 2, a redução atingiu níveis acima de 80% em todos os compostos avaliados. Para Salmonella sp., não houve redução no sistema 1, e a bactéria não foi detectada no efluente do sistema 2. Em resumo, o perfil químico e microbiológico do sistema 1 apresentou taxas de redução inferiores do que as encontradas no sistema 2, mostrando assim que o este último foi o mais indicado para o tratamento de dejetos de suíno visando o reúso de água. Porém, conclui-se que há a necessidade de se estudar um protocolo adicional de desinfecção do efluente final, visando a eliminação de micro-organismos patogênicos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309696.pdf: 3227079 bytes, checksum: 3c6789638fc0f6288cdb6539faa8aac9 (MD5) / Poluentes aromáticos estão presentes em efluentes de diversos tipos de indústrias. Muitos destes poluentes são altamente tóxicos e carcinogênicos, motivando a realização de estudos visando viabilizar processos para a remoção dos mesmos. Uma das alternativas utilizadas na remoção de poluentes aromáticos é o emprego de reações enzimáticas. A reação enzimática tem-se mostrado eficaz, além de possuir vantagens em relação aos demais processos utilizados. Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a eficiência de remoção do fenol através de reação de polimerização e precipitação utilizando a enzima Horseradish peroxidase (HRP). Os reatores biológicos foram conduzidos em batelada, utilizando concentrações de fenol compreendidas entre 0,5 mM e 4 mM (47 mg/L a 376 mg/L) em pH 7,4 e temperatura ambiente de 25 oC, condições ótimas para reação de polimerização e simulação das condições nas quais se encontram os efluentes nas indústrias. O efluente sintético foi elaborado a partir de fenol sólido (> 99%) e as concentrações de peróxido de hidrogênio utilizadas nas reações foram 50% em excesso em relação às concentrações iniciais de fenol (1:1,5). O tempo de retenção utilizado foi de 3 horas, que foi suficiente para garantir o final da reação. Em todos os experimentos conduzidos nas diferentes concentrações de fenol foi possível obter uma remoção igual ou superior a 90%. Além de avaliar a eficiência de remoção foi proposto um modelo matemático, construído a partir da interpolação linear e polinomial dos dados experimentais obtidos, para uma faixa de remoção compreendida de 30% a 90%. Ambas as interpolações demonstraram-se efetivas na representação dos dados experimentais. Um estudo cinético, o qual avaliou o decaimento da atividade enzimática com o tempo, demonstrou o efeito da concentração inicial de fenol na desativação da enzima HRP. A dosagem de proteína efetuada na mistura de reação após o término da reação comprovou que cerca de 90% da massa da enzima foram adsorvidas pelo precipitado. Testes de toxicidade utilizando alga Scenedesmus subspicatus foram efetuados no produto sobrenadante da reação. Os experimentos evidenciaram que a toxicidade dos produtos contidos na mistura de reação é pequena e que continua a diminuir com o passar o tempo após a reação finalizada, indicando juntamente com os demais resultados, a viabilidade do emprego da enzima HRP num processo de polimento para a remoção do fenol em águas residuárias. / Aromatic pollutants are present in different types of effluents of industries. Many of these pollutants are highly toxic and carcinogenic and for these reasons studies are being conducted to enable these processes to remove pollutants. One of alternatives in the removal of aromatic pollutants is the application of enzymatic reactions. The enzymatic reaction has been shown to be effective, and has advantages over other procedures used. This work aimed to evaluate the efficiency of phenol removal through the polymerization reaction and precipitation using the enzyme Horseradish peroxidase (HRP). The biological reactors were conducted in batch using phenol concentrations between 0.5 mM and 4 mM (47 mg/L to 376 mg/L) at pH 7.4 and ambient temperature of 25°C, optimum conditions for the polymerization reactionand simulation of the conditions under which the effluents are in the industry. The effluent was elaborate in the laboratory using pure phenol (> 99%) and the concentrations of hydrogen peroxide used in the reactions were 50% in excess (1:1.5) about the stoichiometry of the reaction. The retention time used was 3 hours, which was sufficient to ensure the end of reaction. In all the experiments conducted at different concentrations of phenol it was possible to achieve removal equal to or greater than 90%. In addition to evaluating the removal efficiency it has been proposed a mathematical model from the linear and polynomial interpolations of the experimental data obtained for a range of removal comprised of 30% to 90%. Both interpolations showed to be effective in representing the experimental data. A kinetic study which evaluated the decrease in enzymatic activity over time, demonstrated the effect of the initial concentration of phenol in the deactivation of the enzyme horseradish peroxidase. The protein level in the reaction mixture after the reaction showed that about 90% of enzyme mass was adsorbed by the precipitated. Toxicity tests using algae Scenedesmus subspicatus were conducted in the supernatant of the reaction. The experiments revealed that the toxicity of the products contained in reaction mixture is small and continues to decrease over time after the reaction finished, indicating the viability of the enzyme HRP in a polishing process for the phenol removal from wastewater.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:41:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 213572.pdf: 1892651 bytes, checksum: dbb777f01ec0f1d43940a2c7059d2a94 (MD5) / O biorreator à membrana (BRM) permite a retenção da biomassa e microrganismos patógenos, promovendo maior eficiência no tratamento de efluente e segurança bacteriana no permeado. O efluente tratado apresenta boas condições de reúso. O trabalho desenvolvido nesta Tese utilizou o BRM submersa para o tratamento de um efluente sintético, avaliando-se seu desempenho hidrodinâmico e físico-químicos no controle da colmatação. Os estudos experimentais foram realizados no Laboratório de Génie des Procédés d#Élaboration des Bioproduits (GDPB), na Universidade Montpellier II, França. Os experimentos consistiram em acompanhar, durante 15 meses ininterruptos, o desempenho dos procedimentos sobre o plano de qualidade de tratamento de um efluente sintético e a evolução da colmatação da membrana. Os adjuvantes: cloreto férrico (FeCl3) e carvão ativo (CA) foram adicionados no tanque de alimentação, substrato, com o objetivo de aumentar o tamanho médio das partículas da suspensão biológica por floculação e adsorsão, para então verificar a minimização da colmatação das membranas. Os fluxos de permeação estudados foram: 5, 10 e 15 L/h.m2. Os estudos para a compreensão da colmatação nas membranas apresentaram resultados satisfatórios. A suspensão biológica sem adição de adjuvantes, chamada por

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:26:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224943.pdf: 9471375 bytes, checksum: 62be90d6c9a228e043bccdbc0e293ac6 (MD5) / O modelo de desenvolvimento econômico global vigente tem trazido profundas transformações sociais e ambientais onde já não é mais possível ignorar ou desconsiderar o seu caráter predatório e devastador, sendo necessário conhecer cada vez mais profundamente as relações homem - natureza para que se possam impor limites ou condicionantes mais claros e efetivos. Este aspecto torna-se ainda mais relevante com relação à água, pois esta é fundamental à vida humana. Segundo estudos realizados pela UNESCO, oito milhões de pessoas morrem a cada ano no mundo por doenças e desastres ligados à qualidade e ao abastecimento de água, se considerando o abastecimento de água potável o maior desafio do século 21. O rápido processo de urbanização da costa brasileira, por exemplo, sem um acompanhamento adequado de medidas estruturais, faz com que sejam lançados efluentes domésticos e industriais no subsolo, o que aliado a um bombeamento excessivo dos poços de captação de água, pode inviabilizar o uso futuro dos mananciais subterrâneos. A atual Política Nacional de Recursos Hídricos a qual se baseia na bacia hidrográfica como unidade de gestão, torna-se de difícil aplicação no caso dos aqüíferos costeiros, pois as águas subterrâneas neste caso, pouco ou nada tem a ver com este tipo de morfologia do terreno. Assim, esta Tese apresenta a caracterização geral dos aqüíferos costeiros brasileiros e suas peculiares características hidrogeológicas e hidráulicas, em particular o raio de influência de bombeamento de poços, pois se entende que com o conhecimento do comportamento destes mananciais é possível estabelecer um método científico de proteção das águas subterrâneas e aproveitamento destes recursos hídricos sob a ótica do desenvolvimento sustentável. Para tanto foi realizada uma descrição destes mananciais em escala continental, levantamentos de campo em áreas específicas da costa e um estudo mais aprofundado na Ilha de Santa Catarina, sendo abordadas questões como a densificação urbana, incremento na demanda por água, uso intensivo de recursos hídricos subterrâneos e falta de políticas e ações visando à proteção destes. A partir dos dados levantados é proposta uma metodologia de estabelecimento de áreas de proteção de poços de abastecimento público que captam água em aqüíferos costeiros. Para validar o método, foi analisado um experimento prático, ou teste de aqüífero. Neste sentido, buscou-se subsidiar a legislação pertinente sobre os recursos hídricos, objetivando um ordenamento da ocupação dos espaços da costa sob a ótica do desenvolvimento sustentável. The global model of economic development has brought deep social and environmental transformations where already it is not more possible to ignore or to disrespect its predatory and devastador character, being necessary to know each time more deeply the relations man - nature so that is possible to impose clearer and effective limits. This aspect becomes still more important relating the water, therefore this it's basic to the human's life. According to studies carried by UNESCO, eight million people die each year in the world for illnesses or disasters related to the quality of the water supply, considering the potable water supply the greatest challenge of the 21 century. The fast process of urbanization of the Brazilian coast, for example, without an adequate accompaniment of structural actions, makes with domestic seepage and industrials effluent being launched underground, what together whith an large water well pumping, can make impracticable the future use of the ground water sources. The current National Politics for Hydrical Resources which is based on the river's basins as unit of management, becomes of the difficult application in the case of the aquifers of the coastal zones, therefore the groundwaters in that case, little or nothing has to see with this type of morphology of the land. Thus, this Thesis presents the general characterization of the coastal brazilian aquifers and its peculiar hydrogeological and hydraulical characteristics, in particular the ray of influence of pumping wells, therefore it understands that with the knowlege of the behavior of these sources it is possible to establish a scientific method for protection of groundwaters and exploitation of these hydrical resources under the optics of the sustainable development. For that, was carried through a description of these sources, in a continental scale, local studies in specific areas of the coast and a deepened study in the Santa Catarina Island, being pointed questions as the dense urban process, increment in the demand for water, intensive use of groundwater and lack of politics and action aiming at to the protection of these. From the gained data, is proposal an methodology of establishment of areas for protection for public supplying wells. To validate the method, a practical experiment, or aquifer test was analyzed. In this direction, searches to subsidize the pertinent legislation on the hydrical resources, objectifying a order of the occupation of the spaces of the coast under the optics of the sustainable development.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T04:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305253.pdf: 1723697 bytes, checksum: b846d79925e6405629696a710a993ba0 (MD5) / Cromo e seus compostos são utilizados em diversas indústrias. Como resultados dessas aplicações industriais, grandes quantidade de compostos de cromo são despejados para o meio ambiente, podendo causar efeitos ecológicos e biológicos adversos. Recentemente, os processos de biossorção mostraram ter um bom potencial para a remoção de metais, substituindo os métodos convencionais. Neste trabalho, a macroalga marinha Laminaria digitata, na forma protonada, foi utilizada como biossorvente no tratamento de águas contaminadas com cromo. A alga marrom L. digitata foi coletada na costa norte de Portugal. A biomassa seca foi cortada em pequenas partículas e, subsequentemente, protonada por imersão em HNO3 sob agitação constante durante 3 h ou 6 h. Este procedimento foi repetido duas vezes. A biomassa foi então, lavada várias vezes com água destilada até pH 4 e seca em estufa. Estudos cinéticos de biossorção de Cr (VI) foram realizados em reatores de vidro com capacidade de 1 L contendo 800 mL da solução de metal (10, 50 ou 300 mg L-1). As condições otimizadas foram a concentração de biomassa de 4 g L-1 e o pH de 2,5 em 20 ºC. O efeito da temperatura também foi avaliado. A cinética de redução de Cr (VI) em regime contínuo foi avaliada em diferentes vazões (1; 2,5; 5 e 10 mL min-1), com uma solução de alimentação de 10 mg L-1 de Cr (VI), utilizando uma coluna de leito fixo. O equilíbrio de biossorção de Cr (III) pela alga protonada foi estudado em diferentes pH (1 a 4) sob condições de temperatura constante (25 ºC e 40 ºC) usando um refrigerador termostático. Os experimentos foram realizados em duplicata com concentração inicial de Cr na faixa de 5 a 250 e 2 g L-1 de biomassa. O equilíbrio de biossorção do Cr (III) proveniente do processo de redução também foi avaliado com concentrações iniciais de 5 a 100 mg L-1 e 1 g L-1 de biomassa. Durante o contato com o adsorvente, observou-se uma redução do Cr (VI) a Cr (III) pela matéria orgânica do sólido e a completa remoção de Cr (VI) foi obtida em 48 h para um pH de 2,5. Foi verificado que a concentração da biomassa, temperatura e o pH são fatores que exercem bastante influência na redução do Cr (VI); para maiores valores de concentrações de biomassa e de temperatura, obteve-se maior taxa de remoção e, para menores valores de pH, maior foi a taxa de remoção obtida. A concentração inicial do Cr (VI), por outro lado, não apresentou influência na taxa de remoção para baixas concentrações, entretanto, foi verificada uma diminuição na cinética, devido a maior defasagem dos compostos orgânicos oxidados. Os resultados experimentais foram ajustados a uma cinética química de primeira ordem sendo o valor da constante cinética de 0,061 ± 0,002 h-1. A capacidade de redução de Cr (VI) obtida foi de 120 mg g-1 para pH 2,5. Foi observado que os sítios ativos envolvidos no processo de adsorção do Cr (VI) são, em parte, os mesmos envolvidos no processo de adsorção do Cr (III). A energia de ativação obtida para a remoção de Cr (VI) pela alga Laminaria d. foi de 42,9 kJ mol-1. Nos ensaios realizados em coluna a diferentes vazões de alimentação, foi obtido um efluente final com concentração nula de Cr (VI) e uma concentração de cromo total de 4,5 ± 0,3 mg L-1, para a vazão de 1 mL min-1. Foi verificada a capacidade da alga Laminaria na adsorção de Cr (III). Dados cinéticos foram satisfatoriamente descritos por uma cinética de pseudo-segunda ordem. Para uma concentração inicial de Cr (III) de 232 mg L-1, os parâmetros do modelo cinético de pseudo-segunda ordem são k2,ads= 0,01 g mg-1 h?1; qeq= 43,0 ± 0,9 mg g?1. A biossorção de Cr (III) foi fortemente dependente do pH do meio, sendo que a temperatura apresentou pouca influência. O aumento do pH gerou um aumento na capacidade de biossorção do Cr (III) na alga. Os modelos de Langmuir e Freundlich foram selecionados para descrever as isotermas do Cr (III). O modelo de Langmuir ajustou melhor os resultados, segundo teste-F aplicado para um nível de confiança de 95%. Os parâmetros qL e kL do modelo de equilíbrio de Langmuir são 41 ± 1 mg g-1 e 0,31 ± 0,04 L mg-1, respectivamente. Análises de FTIR indicaram a participação de grupos carboxílicos e amida na interação com metal / Chromium and its related compounds are used in several industries. As result of these industrial applications, large quantities of chromium compounds are discharged into the environment and may cause adverse biological and ecological effects. Recently, biosorption processes showed to have a good potential for metals removal, replacing conventional methods. In this work, the seaweed Laminaria, in a protonated form, has been used as biosorbent for treatment of water contaminated with chromium. The brown seaweed L. digitata was collected from the north coast of Portugal. The dried biomass was then cut to small particles and subsequently protonated by soaking into HNO3 under constant shaking for 3 h or 6 h. This procedure was repeated twice. After that, the biomass was rinsed several times with distilled water until pH 4 and then it was dried in an oven. Biosorption kinetic studies of Cr (VI) were carried out in a batch system using a 1 L capacity glass vessel containing 800 mL of metal solution (10, 50 or 300 mg L-1). The optimized conditions were the biomass concentration of 4 g L-1 and pH 2.5 at 20 ºC. The effect of temperature was also evaluated. The kinetic studies of reduction of Cr (VI) were also evaluated in continuous flows using a fixed bed column at different flows (1; 2.5; 5 and 10 mL min-1) and initial solution of 10 mg L-1 of Cr (VI). Biosorption equilibrium of Cr (III) by protonated seaweed was studied at different pH (1 to 4) under constant temperature (25 °C and 40 °C) using a thermostatic refrigerator. The experiments were carried out in duplicate with initial concentration of chromium in the range of 5 to 250 mg L-1 and 2 g L-1 of biomass concentration. Biosorption equilibrium of Cr (III) was also studied with initial concentration of 5 to 100 mg L-1 and 1 g L-1 of biomass concentration. During the contact with the adsorbent, it was observed a reduction of Cr (VI) to Cr (III) by organic matter of the solid and the complete removal of Cr (VI) was obtained in 48 h at pH 2.5. It was found that the biomass concentration, temperature and pH are factors that show considerable influence on reduction of Cr (VI). Higher biomass concentrations and temperature increase the removal rate and lower pH values increase the removal rate. The initial concentration of Cr (VI), on the other hand, had no effect on removal rate at low concentrations, however a decrease was observed in the kinetics due to a larger quantity of oxidized organic compounds. The experimental results were fitted to a first-order chemical kinetics and the value of the kinetic constant was 0.061 ± 0.002 h-1. The capacity of algae to reduce Cr (VI) was 120 mg g-1 at pH 2.5. It was observed that the active sites involved in adsorption of Cr (VI) are, in part, the same involved in the process of adsorption of Cr (III). The activation energy obtained for removal of Cr (VI) by algae Laminaria d. was 42.9 kJ mol-1. Tests in a continuous flow were conducted at different flow rates and proved to be a final effluent with zero concentration of Cr (VI) and total chromium concentration of 4.5 ± 0.3 mg L-1, for flow rate of 1 mL min-1. It was verified the capacity of the algae Laminaria on the adsorption of Cr (III). Kinetic data were satisfactorily described by a kinetic of pseudo-second order. For an initial concentration of Cr (III) of 232 mg L-1 the parameters of the kinetic model of pseudo-second order are K2, ads= 0.01 mg g-1 h-1; qeq = 43 ± 0.9 mg g-1. The chromium adsorption was strongly dependent of the pH solution and less dependent of the temperature. And with increasing pH increases the adsorption capacity of Cr (III) in seaweed. The Langmuir and Freundlich models were selected to describe the isotherms of Cr (III). The Langmuir model fitted better the results, according of F-test applied to a confidence level of 95%. The parameters qL and kL of the Langmuir equilibrium model are 41 ± 1 mg g-1 and 0.31 ± 0.04 mg L-1, respectively. FTIR analysis indicated the participation of amide and carboxylic groups in the interaction with metal