Recupera����o de enxofre elementar a partir de ��guas residu��rias em reatores anaer��bio/microaerado

O objetivo desse projeto de pesquisa foi avaliar a redu����o do sulfato e promover a remo����o do sulfeto, por via de convers��o a enxofre elementar, em reatores combinados anaer��bio/microaerado. Para tanto foram utilizados tr��s sistemas com objetivos espec��ficos. A primeira configura����o foi um reator anaer��bio de leito fixo e ordenado integrado a um reator microaerado com membrana externa (ABFSB-RME) com o qual se avaliou a influ��ncia do tempo de deten����o hidr��ulica (TDH) e da presen��a de biomassa aderida na remo����o do sulfeto. A segunda configura����o avaliada foi um reator UASB com um reator microaerado de membrana helicoidal externa (UASB-RMHE), com o qual se avaliou a forma����o de biofilme no interior da membrana e a altera����o do pH para a remo����o do sulfeto em sua fase gasosa. A terceira configura����o foi um reator anaer��bio de leito fixo e ordenado combinado a um reator microaerado com membrana helicoidal e submersa ao meio liquido (ABFSB-RMHS) com a finalidade de avaliar a remo����o do sulfeto com aplica����o de fluxo de ar no interior da membrana e avaliar a influ��ncia do TDH na efici��ncia de convers��o do sulfeto. Os resultados indicam que a troca peri��dica das membranas tem influ��ncia na efici��ncia da convers��o do sulfeto para o sistema ABFSB-RME. O sistema UASB-RMHE apresentou dados de remo����o de sulfeto est��veis durante 35 dias, com remo����o de at�� 90%, por��m a retro lavagem da membrana �� essencial para o aumento da vida ��til do sistema A altera����o do pH provocou a deslocamento de equil��brio do sulfeto, e apresentou remo����o do sulfeto no biog��s de 98% para pH 7,5 e 50% para pH 7,0. O sistema ABFSB-RMHS propiciou remo����o est��vel de sulfeto e a forma����o em camadas de enxofre elementar ao redor da membrana que se rompiam permitindo, assim, a sedimenta����o e recupera����o do material s��lido. Os resultados obtidos na pesquisa mostraram que os sistemas apresentam viabilidade e potencial no tratamento de ��guas ricas em compostos de enxofre e para a recupera����o de enxofre elementar, al��m de apresentar versatilidade por meio de vari��veis operacionais, com as quais se podem obter o controle e aperfei��oamento do sistema.

Produ����o de biohidrog��nio a partir de soro de leite em AnSBBR com recircula����o da fase l��quida

O presente estudo investigou a aplica����o de dois tipos de AnSBBR (reatores anaer��bio com biofilme e operados em batelada e batelada alimentada sequenciais: com recircula����o da fase l��quida e com agita����o) para produ����o de biohidrog��nio tratando ��gua residu��ria sint��tica (a base de soro de leite e lactose, respectivamente). O AnSBBR com recircula����o da fase l��quida, que foi o estudo principal do presente trabalho, apresentou problemas na produ����o de hidrog��nio utilizando soro de leite como substrato. Algumas alternativas, como adapta����o da biomassa com substratos puros de degrada����o mais f��cil, controle do pH em valores muito baixos e diferentes formas de inocula����o foram testadas, entretanto, sem obten����o de sucesso. A solu����o do problema foi obtida ao refrigerar o meio de alimenta����o a 4��C para evitar a fermenta����o no frasco de armazenamento, retirar a ureia e a suplementa����o de nutrientes, e realizar lavagens peri��dicas do material suporte para retirada de parte da biomassa. Dessa forma eliminaram-se ind��cios de produ����o de H2S por poss��vel a����o de bact��rias redutoras de sulfato (BRS) e atingiu-se uma produ����o est��vel de hidrog��nio sem, entretanto, eliminar completamento o metano, que foi produzido em baixas concentra����es. Depois de atingida a estabilidade, investigou-se a influ��ncia da concentra����o afluente de substrato, do tempo de enchimento e da temperatura na produ����o de biohidrog��nio no AnSBBR com recircula����o da fase l��quida tratando soro de leite. O estudo da concentra����o afluente apresentou um ponto ��timo para a concentra����o de 5400 mgDQO.L-1, atingindo valores de 0,80 mol H2.mol-1 lactose e de 660 mL H2.L-1.d-1. O estudo do tempo de enchimento apresentou resultados similares para as condi����es analisadas. Com rela����o �� temperatura, os melhores resultados foram obtidos com a temperatura mais baixa testada de 15��C (1,12 mol H2.mol lactose-1 e 1080 mL H2.L-1.d-1), sendo que na temperatura mais alta testada (45°C) n��o ocorreu produ����o de hidrog��nio. Para o AnSBBR com agita����o mec��nica, que foi um estudado complementar realizado pelo fato da lactose ser o principal complemento do soro de leite, o desempenho do biorreator foi avaliado de acordo com influ��ncia conjunta do tempo de ciclo (tC – 2, 3 e 4 h), da concentra����o afluente (CSTA – 3600-5400 mgDQO.L-1) e da carga org��nica volum��trica aplicada (COAV – 9,3, 12,3, 13,9, 18,5 e 27,8 mgDQO.L-1.d-1). Foram obtidos excelentes resultados: consumos de carboidratos (lactose), com valores m��dios sempre acima de 90% e uma produ����o est��vel de biohidrog��nio em todas as condi����es estudadas, com metano em baixas concentra����es apenas na condi����o de maior COAV. A diminui����o do tC apresentou tend��ncia clara de melhora sobre o RMCRC,n (rendimento molar entre hidrog��nio produzido e carboidrato removido) apenas para as condi����es com menor concentra����o CSTA, havendo uma rela����o direta entre CSTA, e RMCRC,n em todos os valores de tC, exceto para o tempo de ciclo de 3 h, exatamente onde ocorreu produ����o de metano. O melhor valor de RMCRC,n obtido na opera����o com lactose (1,65 mol H2.mol Carboidrato-1) foi superior aos obtidos em outros trabalhos utilizando a mesma configura����o de reator e sacarose como substrato. As an��lises filogen��ticas mostraram que a maioria dos clones analisados foi semelhante �� Clostridium. Al��m destes, clones filogeneticamente semelhantes com a Fam��lia Lactobacilaceae, especificamente Lactobacillus rhamnosus foram observados em menor porcentagem no reator, assim como clones com sequ��ncias semelhantes a Acetobacter indonesiensis.

Remo����o de mat��rias org��nica e nitrogenada de esgoto sanit��rio em reator de leito estruturado, em escala piloto��

O processo de nitrifica����o e desnitrifica����o simult��neas (NDS) permite alcan��ar a remo����o combinada de mat��rias carbon��cea e nitrogenada em uma ��nica unidade. O reator de leito estruturado, com biomassa imobilizada e recircula����o interna, apresenta caracter��sticas positivas para que estes processos envolvidos ocorram, tais como propiciar a forma����o de biofilme e evitar a colmata����o do leito. Esta configura����o tem sido estudada com ��xito em reatores em escala de bancada para tratamento de esgoto. Nesta pesquisa foi utilizado um reator de leito estruturado em escala piloto com a finalidade de avaliar sua implanta����o, efici��ncia e estabilidade tratando esgoto dom��stico em condi����es reais para futura aplica����o em pequenas comunidades, condom��nios residenciais entre outros como sistema descentralizado. O reator foi constru��do em fibra de vidro, de formato cil��ndrico, com di��metro interno de aproximadamente 0,80 m e 2,0 m de altura. O volume total foi de aproximadamente 0,905 m3 e o volume ��til de 0,642 m3. A opera����o foi realizada sob condi����es de aera����o cont��nua e intermitente e os tempos de deten����o hidr��ulica (TDH) testados foram de 48, 36 e 24 horas. A remo����o de DQO manteve-se acima de 90% com TDH de 48 e 36 horas. A melhor efici��ncia de remo����o de nitrog��nio total foi de 72,4 ± 6,4%, sob TDH de 48 horas e a aera����o intermitente, com 2 horas de aera����o e 1 hora n��o aerada. A concentra����o de oxig��nio dissolvido (OD) m��dia de 2,8 ± 0,5 mg.L-1 na fase aerada e temperatura m��dia de 24,7 ± 1,0 °C. Nesse mesmo per��odo, a efici��ncia m��dia de remo����o de DQO foi de 94 ± 4 %. Apesar das dificuldades apresentadas no controle da aera����o, as efici��ncias das remo����es obtidas indicaram que o reator de leito estruturado e aera����o intermitente (LEAI) se apresenta como uma alternativa promissora em escala plena, requerendo ajustes para constru����o e incremento da estabilidade da NDS.

Influ��ncia da configura����o da c��lula combust��vel microbiana na gera����o de energia el��trica a partir da degrada����o de compostos org��nicos

Nessa pesquisa foram testadas tanto CCM com membranas e sem membranas que tinham por caracter��stica reproduzir sistemas de tratamento de esgoto sanit��rio. A etapa experimental desse trabalho foi dividida entre o Brasil (ensaios com CCM sem a MTP e utilizando esgoto sanit��rio) e Portugal (ensaios com CCM tradicionais de uma e duas c��maras, utilizando ��gua residu��ria sint��tica e a bact��ria Lactobacillus pentosus). A execu����o em dois locais diferentes resultou em um maior aprofundamento e desenvolvimento da pesquisa. As CCM foram avaliadas principalmente quanto ao potencial el��trico e efici��ncia da degrada����o de compostos org��nicos (esgoto sanit��rio e ��gua residu��ria sint��tica). Para os dados obtidos no Brasil, as tr��s configura����es apresentaram maior diferen��a na pot��ncia em fun����o do modo de opera����o. A opera����o intermitente apresentou a maior pot��ncia (11 mW/m2) para a CCM cil��ndrica de fluxo ascendente, enquanto que opera����o continua a maior pot��ncia (4,2 mW/m2) foi obtida para a CCM retangular de fluxo horizontal, a qual tamb��m apresentava uma maior facilidade na manuten����o quanto aos eletrodos (adi����o/remo����o). A CCM c��bica de fluxo ascendente devido a sua concep����o simples demandava um sistema complementar para o aumento da remo����o de DQO. Apesar da baixa pot��ncia mensurada para os ensaios realizados no Brasil h�� de se pontuar que os mesmos foram obtidos para reatores sem membranas e utilizando o esgoto sanit��rio, o qual apresentou grande sazonalidade. Para a etapa realizada em Portugal, foi poss��vel realizar quinze diferentes ensaios e mais um ensaio espec��fico de crescimento. A maior pot��ncia (10,37 mW/m2) foi obtida para CCM de c��mara dupla operada de modo cont��nuo para um tempo de deten����o hidr��ulico (TDH) de 20 horas. A maior pot��ncia obtida para a CCM de c��mara ��nica foi de 5,53 mW/m2 quando houve a adi����o do extrato de levedura (fun����o te��rica de mediador). A pot��ncia da CCM, na maioria das vezes, esteve relacionada �� propor����o de s��lidos vol��teis e totais, SV/ST, quantidade de bact��rias, pH, caracter��sticas de opera����o e por fim a configura����o da CCM. O ensaio de crescimento revelou a correla����o da pot��ncia em fun����o da quantidade de bact��rias inseridas da massa do biofilme (SV) e mostra-se como uma ferramenta na avalia����o da pot��ncia das CCM.

Tratamento de esgoto sanit��rio em reator anaer��bio horizontal de leito fixo (RAHLF): escala piloto

Este trabalho apresenta as avalia����es de desempenho, das demandas operacionais e dos fatores intervenientes no aumento da escala da unidade piloto do Reator anaer��bio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) no tratamento de esgoto sanit��rio ap��s passagem por peneira com malha de 1 mm, durante dois anos de opera����o. O reator dispunha de volume total de 237,5 1, constru��dos com tubos comerciais de PVC de 14,5 cm de di��metro (D), dispostos em cinco m��dulos horizontais em s��rie de 2,88 m, perfazendo um comprimento total de (L) de 14,4 m e rela����o de total de L/D de 100. O suporte de imobiliza����o de biomassa, espuma de poliuretano em matrizes c��bicas de 1 cm de aresta, mostrou-se adequado ao desenvolvimento do biofilme. Em partida, sem inocula����o pr��via, ocorreu a sua consolida����o a partir de 70 dias, com predomin��ncia de morfologia semelhante a Methanosaeta sp. em rela����o a da Methanosarcina. Em torno de 90 dias com afluente de 350 mg/l de DQO, observe-se a melhor qualidade do efluente, com valor de 100 mg/l de DQO. Em longa opera����o ocorreu queda de rendimento e menor reprodutibilidade das previs��es do projeto, atribu��da aos constantes entupimentos e inefic��cia das opera����es de limpeza, com o comprometimento de volume reacional verificados por estudos de hidrodin��mica. Da investiga����o das origens dos equipamentos observou-se tratar mais de um efeito local e qualitativamente relacionado �� biomassa retida que propriamente quantitativo e extensivo ao longo de todo reator, com produ����o continuada de pol��meros extracelulares, promovendo um efeito sin��rgico com os predominantes organismos filamentosos e com os s��lidos particulados retidos no leito. Diante das potencialidades desta configura����o de reator apontam-se alternativas de mitiga����o dos entupimentos e o direcionamento dos estudos necess��rios para novo aumento de escala para o tratamento de esgoto sanit��rio.

Avalia����o da remo����o de nitrog��nio via nitrifica����o e desnitrifica����o simult��nea em um reator biol��gico com leito m��vel (IFAS).

O fen��meno conhecido como Nitrifica����o e Desnitrifica����o Simult��nea (SND) significa que em um mesmo reator ocorre simultaneamente a nitrifica����o e a desnitrifica����o, sob condi����es de opera����es id��nticas, podendo ser justificada principalmente pela teoria de microambiente no floco ou biofilme. Assim, em um ��nico reator, sob condi����es controladas de oxig��nio dissolvido (OD) e elevados tempos de resid��nciacelular ��poss��vel que ocorra a nitrifica����o e a cria����o de zonas an��xicas no interior dos flocos ou biofilme para a ocorr��ncia da desnitrifica����o. Neste sentido, a tecnologia MBBR/IFAStem como caracter��sticaelevado tempo de resid��ncia celular do biofilme formado nos meios suporte presentes no reator. Deste modo, neste estudo avaliou-se a remo����o de nitrog��nio via SND em um sistema IFAS quando submetido a diferentes concentra����es de OD e Tempo de Deten����oHidraulica de 5,5 e 11 horas, tratando efluente sanit��rio e efluente sint��tico. Os resultados experimentais demonstraram que pode ser poss��vel desenvolver efetiva SND com concentra����es de OD m��dia de 1,0 mg.L-1 e 1,5 mg.L-1. Sendo que, foram obtidas efici��ncia m��dia de remo����o de NTde cerca de 68% e concentra����es m��dias efluente de N-NH4 de aproximadamente 5,0 mg L-1, de N-NO3 inferiores a 4,5 mg L-1 e de N-NO2 em torno de 0,1 mg L-1, e com efici��ncia m��dia de remo����o DQO sol��vel acima de 90%, quando empregado efluente sint��tico. Ademais, por meio da avalia����o da emiss��o de ��xido Nitroso (N2O), foi poss��vel comprovar que a desnitrifica����o ocorreu de forma efetiva.

Rizobact��rias nativas da Caatinga com potencial para redu����o dos efeitos da seca em soja (Glycine max L.)

No semi��rido brasileiro, a vegeta����o predominante �� a Caatinga, bioma ainda pouco explorado, que apresenta plantas e micro-organismos com alta resist��ncia aos per��odos de seca imposto pelo clima. Os micro-organismos associados ��s plantas deste bioma, s��o capazes de desenvolver mecanismos de prote����o celular contra o estresse h��drico, assim como prote����o vegetal contra a desseca����o. O presente estudo buscou compreender as rizobact��rias associadas a Mimosa artemisiana a fim de selecionar bact��rias tolerantes �� seca com caracter��sticas de promover o crescimento de plantas sob condi����es de estresse h��drico, diminuindo assim, os efeitos adversos impostos pela seca. As amostras de solo rizosf��rico foram coletadas ao longo da Caatinga, englobando os estados da BA e PE, totalizando quatro pontos de coleta. Com o uso de metodologias dependentes de cultivo, foi isolado bact��rias com algumas caracter��sticas de promo����o de crescimento de plantas diretos e/ou indiretos, como produ����o de AIA e fixa����o de nitrog��nio. Al��m disso, linhagens capazes de crescer em meio com reduzida atividade de ��gua e com mecanismos de prote����o contra a desseca����o, como, produ����o de EPS, biofilme, produ����o da ACC deaminase e indu����o de resist��ncia sist��mica atrav��s das enzimas peroxidase e polifenoloxidase. Uma linhagem de Paenibacillus sp. e outra de Bacillus sp. foram capazes de promover o crescimento de soja sob condi����es de estresse h��drico, aumentando alguns par��metros vegetais como, parte a��rea e sistema radicular analisados.

Avalia����o de oleurope��na e de sanitizantes qu��micos, isolados ou associados, para elimina����o de biofilmes de Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes e Escherichia coli em superf��cies inertes

Este estudo avaliou a efici��ncia da oleurope��na (OLE) (composto fen��lico extra��do das folhas de Oliveira) isolada e associada aos sanitizantes comerciais ��cido perac��tico 2% (APA), hipoclorito de s��dio 2% (HS), per��xido de hidrog��nio 3% (PH), digluconato de clorexidina 2% (DC), cloreto de benzalc��nio 1% (CB) e iodofor 2% (IO), para inativa����o de c��lulas em suspens��o e biofilmes monoesp��cie e multiesp��cie formados em superf��cies de a��o inoxid��vel ou microplaca de poliestireno por Listeria monocytogenes (ATCC 7644), Staphylococcus aureus (ATCC 25923) e Escherichia coli (ATCC 25922), todas classificadas como fortes produtores de biofilmes. Os isolados foram semeados em caldo TSB (caldo tripticase soja), incubados (37��C/24h) e corrigidos a ~108c��lulas/mL (escala 0,5 McFarland). Para bact��rias em suspens��o, a resist��ncia a sanitizantes foi determinada pela Concentra����o Inibit��ria M��nima (CIM) em tubos e pelo m��todo de Disco Difus��o em ��gar (DDA), no qual as bact��rias foram plaqueadas em ��gar TSA contendo discos de 6mm de papel filtro embebidos nos sanitizantes. Ap��s a incuba����o, a medi����o dos halos de inibi����o foi feita com paqu��metro. Para os ensaios de resist��ncia dos biofilmes aos compostos sanitizantes, foram utilizadas microplacas de poliestireno 96 po��os, as quais foram preparadas para incuba����o-fixa����o dos biofilmes e submetidas �� leitura em espectrofot��metro de ELISA (600 nm). Em seguida, as placas foram lavadas com solu����o salina tamponada (PBS, pH 7.4) e os sanitizantes inseridos por 1 minuto. Ap��s neutraliza����o com tiossulfato de s��dio (5 minutos), as placas foram lavadas com PBS e metanol, coradas com cristal violeta 1% e coradas com ��cido ac��tico glacial (33%) para nova leitura a 570nm. A efic��cia da remo����o do biofilme pelos sanitizantes foi comparada pelo ��ndice de forma����o de biofilme (IFB). As imagens do a��o inoxid��vel ap��s tratamento com sanitizante foram feitas atrav��s de Microscopia Eletr��nica de Varredura (MEV) e Microscopia Confocal, para visualizar a persist��ncia dos biofilmes. Os valores de CIM (dilui����o 1:2) mostraram que OLE n��o teve atividade bactericida. No m��todo DDA, L. monocytogenes, foi resistente �� OLE, enquanto E. coli e S. aureus apresentaram resist��ncia intermedi��ria. Os sanitizantes comerciais apresentaram boa atividade bactericida nos ensaios de CIM e DDA, sendo que as associa����es de OLE aos sanitizantes comerciais aumentaram o efeito germicida. Nos ensaios com biofilmes em monoesp��cie, somente os sanitizantes comerciais, isolados ou associados com OLE, foram eficazes de reduzir o valor de BFI em microplaca de poliestireno. Em biofilmes multiesp��cie, OLE apresentou efeito antimicrobiano, sobretudo sobre a associa����o de L. monocytogenes + E. coli + S. aureus (redu����o: 91,49%). Nenhum dos compostos avaliados foi capaz de inativar completamente os biofilmes nas superf��cies de a��o inoxid��vel, uma vez que c��lulas vi��veis foram observadas ap��s os tratamentos com os sanitizantes, indicando persist��ncia dos biofilmes. Os resultados indicam que a oleurope��na apresentou potencial para incrementar o efeito bactericida de sanitizantes comerciais para elimina����o de biofilmes em superf��cies inertes, sendo necess��rios estudos para compreender os mecanismos de a����o dessas combina����es.