Com a crescente ideia de sustentabilidade, surge a necessidade de utilização de recursos renováveis e reaproveitamento de resíduos gerados em processos industriais. Neste trabalho foi avaliada a utilização da cinza pesada oriunda da queima do carvão em usinas termoelétricas no desenvolvimento de um Cermet. O compósito Cinza-Ferro (Cz-10Fe) foi obtido por metalurgia do pó e é composto de cinza pesada moída com adição de 10% em massa de pó de ferro puro. A adição do ferro é justificada para melhoria das propriedades mecânicas do material cerâmico. O compósito foi aplicado como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador, no pós-tratamento de efluentes domésticos. Foram realizados estudos com os principais componentes da cinza, tais como a sílica (SiO2), em forma de pó de quartzo, e a alumina (Al2O3) na versão comercial para avaliação da interação dos mesmos com o ferro e avaliação de suas propriedades mecânicas sob influência da variação da temperatura de sinterização A cinza pesada, obtida na Usina Tractebel de Charqueadas, foi moída durante 2, 4 e 8 horas para determinação do tamanho de partícula ideal para o compósito. Após caracterização, foi selecionada cinza moída por 2 horas para a produção dos compósitos para aplicação. A aplicação se deu utilizando um protótipo no pós-tratamento de efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da COMUSA visando a remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Obteve-se incremento na eficiência do processo, reduzindo a DQO do efluente final em média 9%, indicando a viabilidade de uso do protótipo no pós- tratamento de esgotos domésticos, com porosidade aproximada de 20%, obtidos na cinza moída por 2 horas e sinterizado com ferro, como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador. / With the crescent idea of sustainability, there is a necessity for the use of renewable resources and the reuse of waste generated in industrial processes. In this work the use of the coal bottom ash from thermoelectric plants was evaluated in the development of a Cermet. The composite Ash-Iron (Cz-10Fe) was obtained by powder metallurgy and is composed of ground heavy ash with addition of 10% by mass of pure iron powder. The addition of iron is justified to improve the mechanical properties of the ceramic material. The composite was applied as biofilm packing media in trickling filter in the post-treatment of domestic effluents. Studies with the main components of the ash, such as silica (SiO2), in the form of quartz powder, and alumina (Al2O3) in the commercial version were carried out to evaluate their interaction with iron and evaluation of their mechanical properties under influence of the sintering temperature variation The bottom ash obtained at Tractebel from Charqueadas was milling for 2, 4 and 8 hours to determine the ideal particle size for the composite. After characterization, milled ash for 2 hours was selected for the production of the composites for application. The application was done using a prototype in the post-treatment of effluents from the Wastewater Treatment Station (ETE) of COMUSA aiming at the removal of Chemical Oxygen Demand (COD). The efficiency of the process was obtained by reducing the COD of the final effluent by a mean of 9%, indicating the viability of the utilization the prototype in the post-treatment of domestic sewage, with approximate porosity of 20%, obtained in ground ash for 2 hours and sintered with iron powder, in biofilm packing media in trickling filter.

A contaminação de resíduos industriais é um grande problema ambiental relacionado ao desenvolvimento industrial e urbano atual. A região do Vale dos Sinos, RS tem um histórico preocupante no gerenciamento e na destinação final de resíduos industriais ali gerados. Este estudo foi realizado na Central de resíduos da UTRESA, no município de Estância Velha, e teve como objetivo o diagnóstico ambiental e a caracterização do comportamento geoquímico de contaminantes em solo e águas subterrâneas. A metodologia do estudo consistiu no mapeamento e caracterização geológica e hidrogeológica, instalação de poços de monitoramento e sondagens, amostragens de chorume, solo e águas subterrâneas e superficiais, análises físico-químicas de chorume, água e solo, ensaios de lixiviação e difratometria de raios-X em solo, ensaios de slug, diagnóstico ambiental, avaliação de risco e proposta de remediação da área de estudo. Foram instalados 25 poços de monitoramento, coletadas e analisadas 73 amostras (chorume, solo e águas). Os resultados obtidos mostram ampla contaminação do solo e da água subterrânea na área de influência do aterro de resíduos industriais da UTRESA, com intensidade variada nos diferentes contaminantes. Cromo, cloreto e nitrogênio amoniacal apresentam os níveis mais elevados de contaminação, o que reflete o maior conteúdo registrado nas amostras de chorume analisadas. Hidrocarbonetos de petróleo, cianetos e mercúrio exibem contaminações de baixa intensidade com ampla distribuição. Chumbo, cobre e bário, por outro lado, registram contaminação fraca e restrita a poucos locais. A contaminação do solo é registrada principalmente na zona subsaturada do aquífero, nos locais de convergência das águas pluviais situadas a nordeste e sul das células de deposição de resíduos, o que reflete a disseminação preferencial dos contaminantes pelo fluxo superficial seguido de infiltração no solo. Este processo de transporte de contaminação implica, também, em alto risco de contaminação das águas superficiais dos corpos receptores adjacentes. Os resultados dos ensaios de lixiviação indicam fraco potencial de contaminação das águas subterrâneas. A degradação ambiental registrada no local decorre das condições inadequadas de disposição e confinamento dos resíduos em células construídas a margem das normas técnicas, não atendendo as especificações de impermeabilização de base e topo e no dimensionamento dos taludes. / Contamination of industrial wastes represent a great environmental problem related to industrial and urban development. Historically the Vale dos Sinos region has adopted inadequate procedures in the management and final disposal of its industrial waste. This study was realized in the UTRESA landfill area to do an environmental diagnostic and to characterize the geochemical behavior of contaminants in soils and groundwater.The study was performed by geological and hydrogeological mapping, installation of monitoring wells and borings, sampling of landfill leachate, soil, groundwater and surface water, physical-chemical analysis of landfill leachate, water and soil, leaching tests and X-ray diffraction on the soil, slug tests, environmental diagnostic, risk evaluation and proposed remediation for the studied area. Twenty five monitoring wells were installed and were collected and analyzed 73 samples (landfill leachate, soil and waters). The results show widespread contamination of soil and groundwater in the influence area of UTRESA industrial waste landfill, with varying intensity in different contaminants. Chromium, chloride and ammonium have higher levels of contamination, which reflects the highest content recorded in the manure samples analyzed. Petroleum hydrocarbons, cyanide and mercury contamination exhibit low intensity with a wide distribution. Lead, copper and barium, on the other hand, show low contamination restricted to a few locations. Soil contamination is recorded mainly in the vadose zone of the aquifer, at the convergence locals of stormwater situated to the northwest and south of the waste disposal cells, showing the preferential spread of contaminants by surface flow followed by soil infiltration. This transport process of contaminants also results in high risk of contamination of adjacent streams. The results of leaching tests indicate low potential for groundwater contamination by dessortion of metals from the soil. Environmental degradation registered on the site results from the inadequate conditions of disposal and confinement of waste in the cells constructed without complying the technical standards.

Orientador: Gladis Camarini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_SayonaraMariadeMoraes_D.pdf: 17416977 bytes, checksum: 40dd09aaf2b35647ee390d580feb5859 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A busca pela viabilidade técnica e econômica da reciclagem de resíduos na cadeia produtiva da construção civil vem atender às novas necessidades do setor de promover um crescimento econômico integrado às necessidades sociais e ambientais. O gesso é um material construtivo de ampla aplicação no setor. O processo produtivo é relativamente simples e envolve baixo custo energético em relação a outros aglomerantes. A reversibilidade de suas reações de transformação possibilita a reciclagem do material, o que aumenta a possibilidade de reintegração no processo produtivo, minimizando os impactos ambientais de produção. As indústrias produtoras de componentes de gesso, na sua maioria, são formadas por empresas de pequeno porte, onde o resíduo gerado, na maioria das vezes, é disposto de forma irregular, sem controle e estimativa de volume. Esse resíduo é considerado pelas Resoluções 307/2002 e 431/2011 do CONAMA, como resíduo de Classe "B", resíduos recicláveis para outras destinações, sendo grande o seu potencial de reciclagem. As pesquisas científicas na área ainda são incipientes. Faz-se necessária uma investigação detalhada do resíduo e do material reciclado. Nesse sentido, o presente trabalho, por meio da adoção de um processo simples de reciclagem, composto das etapas de moagem e calcinação do resíduo de gesso de fundição, analisou as características químicas, microestruturais e as propriedades físicas e mecânicas dos gessos reciclados em ciclos consecutivos. Analisou também a influência do uso de aditivos nesses materiais. A análise dos resultados mostrou a viabilidade da reciclagem do resíduo de gesso e a necessidade de estudos mais específicos para que o gesso reciclado adquira o desempenho necessário para a aplicação no setor de componentes para a construção civil / Abstract: The search for technical and economical feasibility of waste recycling in the productive construction chain meets the new needs of the sector to promote an integrated development with economical, social and environmental needs. Gypsum plaster is a widely material used in civil construction. The productive process is relatively simple and it involves low energy costs compared to other binders. The reactions reversibility enables the recycling of the material, which increases the possibility of being reintegrated to the productive process as well as decrease environmental production impact. The gypsum components industries are formed by small companies, where the wastes are usually disposed incorrectly, without any control or estimate of volume. The waste is considered by Resolutions 307/2002 and 431/2011 from CONAMA as Class "B" which should be destined for recycling. Scientific research in this area is still incipient. It is necessary further investigations of this waste as a recycled material. In this way, the current research adopted a simple recycling process which produced a recycled gypsum plaster that was analyzed by its chemical and microstructures characteristics, as well as the physical and mechanical properties. The recycled plaster was obtained from consecutive cycles. The influence of using a superplasticizer in recycled plaster has been also analyzed. The results showed the feasibility to recycling the gypsum wastes, as well as the need of specific studies in order to allow the recycled gypsum plaster achieve the necessary performance to be applied for components in construction / Doutorado / Arquitetura e Construção / Doutor em Engenharia Civil

A Política Nacional de Resíduos sólidos exige de uma Empresa Produtora de Resíduos (EPR) o estabelecimento de uma relação de responsabilidade compartilhada com os seus Prestadores de Serviços Ambientais (PSAs) seja para a destinação ambientalmente adequada como para o estabelecimento de mecanismos de logística reversa de resíduos e produtos com ciclo de vida finalizado. Estas duas exigências fortalecem recomendações existentes em diferentes Sistemas de Gestão certificados, como por exemplo, NBR ISO 9001, NBR ISO 14001, OHSAS 18001, dentre outros, para a avaliação de fornecedores. Este trabalho objetivou o desenvolvimento de um modelo de avaliação da gestão de PSAs para resíduos industriais. Esse desenvolvimento teve origem a partir da demanda de um conjunto de empresas de um segmento industrial no Rio Grande do Sul. O modelo desenvolvido é composto por quatro macrofases, as quais são divididas em 12 passos e 31 atividades. Na primeira macrofase, construção da matriz de desempenho, foram identificadas qualidades demandadas e indicadores relevantes para a avaliação de fornecedores. Foi aplicada uma ferramenta multicritério, Desdobramento da Função Qualidade (QFD) para o tratamento das demandas e indicadores das nove áreas de gerenciamento de um PSA, quais sejam: aspectos legais; qualidade; resíduos; aguas, efluentes, emissões e ruídos; saúde e segurança; riscos; tecnologia; rotinas empresariais e, inovação e tecnologia. Na segunda macrofase, avaliação global dos PSAs, foi construído o instrumento para avaliação, bem como um manual que reune todos os procedimentos para a condução da avaliação, o qual também é empregado como instrumento de apoio para as atividades de capacitação de avaliadores. Na macrofase trêsforam estabelecidos e aplicados dois critérios mínimos para a avaliação dos resultados de desempenho dos indicadores gerenciais dos PSAs. As informações geradas são sistematizadas em relatórios padronizados para EPRs e PSAs. Na quarta e última macrofase com base em um ranqueamento do desempenho dos indicadores foi possível identificar os pontos críticos para o desenvolvimento dos PSAs avaliados. Enquanto resultados, o modelo permite: (i) a identificação de PSAs considerados estratégicos; (ii) a avaliação individual do desempenho de cada PSA; (iii) a avaliação comparativa de desempenho entre PSAs, que oferecem um mesmo serviço ambiental; (iv) a identificação de indicadores de baixo desempenho dos PSAs; e (v) a elaboração de um plano de ação para melhoria contínua desses PSAs. As conclusões são apresentadas em dois contextos, o primeiro apresenta as mesmas relacionadas ao desenvolvimento do modelo considerando sua aplicação para empresas de um mesmo setor em uma mesma localização geográfica. O segundo contexto apresenta as conclusões relacionadas a aplicação deste modelo, onde foi possível constatar que o modelo auxiliou no processo de organização /atuação em conjunto do setor metal mecânico clarificando as necessidades de melhorias demandadas por um grupo e não somente por uma EPR, junto aos seus PSAs. / The National Solid Waste Policy requires from the Waste Generator Companies (WGCs) to establish a shared responsibility relationship with its Environmental Service Providers (ESPs) either for the environmental appropriate destination or for the establishment of waste and end-of-life products reverse logistic mechanisms.These two requirements strengthen recommendations in different certified Management Systems, such as NBR ISO 9001, NBR ISO 14001, OHSAS 18001, among others, to supplier evaluation.This work aimed the development of an evaluation model for the industrial waste management PSAs. This development was originated from an industrial segment group demand in Rio Grande do Sul. The model developed is composed by four macrophases, which are divided into 12 steps and 31 activities. In the first macrophase, which was the construction of the performance matrix, qualities demanded and relevant indicators for the evaluation of suppliers were identified. A multi-criteria tool, Quality Function Deployment (QFD), was applied to deal with the demands and indicators of the nine management areas of a ESP, namely: legal aspects; quality; solid waste; water, effluents, emissions and noise; health and safety; risks; technology; business routines; and innovation and technology. In the second macrophase, named the ESPs global assessment, the evaluation instrument was constructed, as well as a manual that combines all the procedures for conducting the evaluation, which is also used as a support tool for the training activities of evaluators.In macrophase three were established and applied two minimum criteria for the performance results evaluation of the ESPs management indicators. The information generated is systematized in standard reports for WGCs and ESPs. In the fourth and last macrophase, based on indicators performance ranking, was possible to identify the critical points for the ESPs evaluated development. As results, the model allows: (i) the strategic ESPs identification; (ii) the individual ESP performance evaluation; (iii) comparative performance evaluation among ESPs, which offer the same environmental service; (iv) the identification of ESPs weakness performance indicators; and (v) the action plan construction for ESPs continuous improvement. The conclusions are presented in two contexts. The first presents the conclusions related to the model development considering its application to companies with the same sector in the same location. The second context presents the conclusions related to the application of this model, where it was possible to verify that the model assisted in the process of organization / performance in the metal mechanic sector, enlightening what are the demanded improvements by a group and not only by a WGC along with their ESPs.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T22:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:12:57Z : No. of bitstreams: 1 161460.pdf: 19920151 bytes, checksum: 228950743a454dab45a4058592ab6b37 (MD5) / No presente trabalho foram desenvolvidos estudos combinando processo biológico com pré ou pós-ozonização de efluentes têxteis, para avaliar a eficiência de remoção de DQO e COD, bem como a cor do efluente. Consistiu-se basicamente de duas etapas. Na primeira, foram realizados estudos com efluente têxtil sintético em reator aeróbio de leito fluidizado trifásico para remoção da matéria orgânica, seguido da ozonização, em batelada, das amostras da saída do processo biológico. E, na segunda, trabalhou-se com efluente industrial cedido pela Indústria Têxtil Damyller do município de Nova Veneza, no Sul do Estado de Santa Catarina, onde a ozonização precedeu o tratamento biológico. O acompanhamento dos processos de tratamento foram feitos por meio dos seguintes parâmetros: pH, temperatura, oxigênio dissolvido, sólidos suspensos, DQO, COD, turbidez, absorbância (cor), polissacarídeos (PS) e proteínas (PN) aderidos ao suporte e suspensos no efluente. Os resultados dos experimentos com efluente sintético demostraram a estabilidade do reator biológico. As eficiências médias de remoção de DQO e COD foram de 72,9% e 72%, respectivamente, para os ensaios realizados. O biofilme apresentou-se fortemente aderido ao suporte (OSBG), constatado pela alta relação PS/PN aderido, e, como conseqüência, uma baixa produção específica de lodo, em média de 0,12 mg de biomassa (PN suspensa)/ mg de DQO removida. Os sólidos suspensos produzidos pelo processo biológico interferiram na transferência de ozônio, demandando uma concentração maior do mesmo para atingir a descoloração do efluente. Mesmo assim, a ozonização mostrou-se bastante eficiente na descoloração do efluente, atingindo eficiências médias superiores a 83% de remoção da cor aparente, com a máxima concentração de ozônio aplicada. Durante a segunda etapa, tratamento com efluente industrial, foi aplicada uma pequena dose de ozônio, cerca de 7,5 mgO3/l, que combinada com o tratamento biológico atingiu uma descoloração média de 75%, da cor verdadeira. As concentrações de DQO e COD, normalmente, foram mais elevadas no efluente ozonizado do que no efluente bruto, devido a quebra das moléculas de corantes em compostos orgânicos menores pela ozonização. Esse aumento na biodegradabilidade do efluente melhorou a performance do reator biológico, que alcançou eficiências superiores a 80% de remoção de DQO e COD. A combinação dos processos, ozonização e tratamento biológico com reator aeróbio de leito fluidizado, representa uma alternativa interessante pela alta eficiência de remoção de matéria orgânica, com baixa produção de lodo, bem como a remoção de cor do efluente.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-16T10:22:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:20:26Z : No. of bitstreams: 1 144959.pdf: 3418519 bytes, checksum: 33c5b23b5e273f54f77705b831f1efd9 (MD5)

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T07:29:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:43:53Z : No. of bitstreams: 1 143759.pdf: 17926442 bytes, checksum: 5f10c09b56e53f578d110fc7111d6fa9 (MD5)

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:36:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208650.pdf: 10702886 bytes, checksum: a88e96f6ea655deb695d06ec34924533 (MD5) / O objeto deste estudo foi a avaliação do impacto ambiental no Rio Canoas, no trecho localizado no município de Correia Pinto, na serra catarinense. Esse rio é receptor de efluentes das indústrias de polpa e papel de celulose da região. Em peixes da espécie Oreochromis niloticus (tilápia) expostos por um período de dois meses em gaiolas a montante (sítio A) e a jusante (sítio B) do local de despejo do efluente, foram analisadas as alterações de parâmetros histológicos (fígado e brânquias), citológicos (sangue), hematológicos (hematócrito e hemoglobina), enzimáticos em plasma sanguíneo (aspartato aminotransferase (ATL), alanina aminotransferase (ALT), fosfatase alcalina (FA), .-glutamil transferase (.-GT) e colinesterase (Che) e metabólitos (glicose, colesterol total, HDL-C e LDL-C). Os resultados

O ácido y-poliglutâmico (y-PGA) é um biopolímero solúvel em água, aniônico, atóxico, biodegradável e biocompatível, produzido por Bacillus e que possui aplicações nas áreas química, médica, ambiental e de alimentos. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de produção do y-PGA a partir do cultivo de uma nova linhagem de Bacillus isolada de ambiente amazônico, o Bacillus subtilis BL53. Este estudo inclui a seleção de culturas, a otimização de condições de cultivo e a prospecção de substratos de produção alternativos. A habilidade de produção de y-PGA por linhagens de Bacillus isoladas na região amazônica foi investigada. A linhagem BL53 foi a linhagem selecionada, sendo identificada como Bacillus subtilis, através da análise da seqüência do gene 16S DNAr e de suas características bioquímicas. A avaliação das condições de cultivo submerso foi conduzida em agitador orbital mediante delineamento composto central rotacional (DCCR) que apontou como ponto ótimo de produção de y-PGA, a temperatura de 37 oC, o pH inicial de 6,9 e a concentração de 1,22 mM de Zn2+ suplementada ao Caldo E. Nas condições otimizadas, a produção de y-PGA foi igual a 10,4 g/L, cerca de três vezes maior que a obtida em condições convencionais de cultivo em Caldo E, utilizando a mesma linhagem. A influência da disponibilidade de oxigênio sobre a produção de y-PGA por B. subtilis BL53 foi avaliada em biorreator agitado de 5 L, com o emprego das velocidades de agitação de 500, 750 e 1000 rpm, sendo mantida fixa a taxa de aeração de 2 vvm. A produção de y-PGA mostrou-se altamente dependente da transferência de oxigênio, sendo que o teor de oxigênio dissolvido decaiu rapidamente nas primeiras 15 horas de cultivo, como resultado da elevada demanda de oxigênio pelas bactérias. O aumento na velocidade de agitação no biorreator possibilitou uma maior transferência de oxigênio e induziu o aumento na taxa de consumo de oxigênio pelas bactérias, conduzindo a maior produção e maior produtividade de y-PGA. A intensificação da agitação também influenciou os parâmetros cinéticos de crescimento do Bacillus subtilis BL53, provocando um aumento na velocidade específica de crescimento na fase logarítmica (max) sem provocar a perda da viabilidade celular. Com a utilização da velocidade de agitação de 1000 rpm em biorreator, o tempo de cultivo pode ser reduzido para menos de 48 h, cerca de 50% do tempo necessário para operação a 500 rpm. A investigação de substratos alternativos para produção de y-PGA mostrou o glicerol residual de biodiesel e o resíduo fibroso de soja como substratos promissores, apontando para a possibilidade de investigação em trabalhos futuros. / The poly-gamma-glutamic acid (y-PGA) is a water-soluble biopolymer, anionic, non toxic, biodegradable and biocompatible, it is produced by Bacillus and it has applications in chemical, medical, environmental and food industries. This work aims to study the process of production of y-PGA through cultivation of a new strain of Bacillus isolated from the Amazonian environment, Bacillus subtilis BL53. This study includes the screening of strains, the optimization of culture conditions and the investigation of alternative substrates. The ability of y-PGA production by Bacillus strains isolated from Amazonian environment was investigated. The BL53 strain was selected and identified as Bacillus subtilis, through analysis of 16S rDNA gene sequence and its biochemical characteristics. Evaluation of culture conditions in submerged cultivation was conducted in shaker using central composite design (CCD), which showed the temperature of 37 oC, the initial pH 6.9 and concentration of 1.22 mM Zn2+ in Medium E as the optimal conditions to y-PGA production. Under optimized conditions, the production of y-PGA was 10.4 g/L, about threefold what was obtained using this strain under conventional cultivation in Medium E. The influence of oxygen availability on the production of y-PGA by B. subitlis BL53 was evaluated in a 5 l stirred bioreactor with the use of stirring rates of 500, 750 and 1000 rpm, using a fixed aeration rate of 2 vvm. Production of y-PGA was highly dependent on oxygen transfer, and the dissolved oxygen content decreased rapidly in the first 15 hours of culture as a result of high oxygen demand by bacteria. The increase in stirring rate in the bioreactor allowed a better oxygen transfer and induced a rise in the oxygen uptake rate by bacteria, leading to higher production and higher productivity of y-PGA. The intensification of the stirring also influenced the kinetics growth parameters of Bacillus subtilis BL53, producing an increase in specific growth rate in the logarithmic phase (max) without causing reduction of cell viability. Using the stirring rate of 1000 rpm in a bioreactor, the cultivation time can be reduced to less than 48 h, about 50% of the time required for operation at 500 rpm. The investigation of alternative substrates for the production of y-PGA showed crude glycerol from biodiesel and soybean industrial fibrous residue as promising ones, pointing to research possibilities in future work.