Potencial de valorização de resíduos da concentração de minérios

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente

Contribuição para a redução dos consumos de água da rede, através da utilização de águas pluviais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Avaliação do binómio água-energia de um sistema de aproveitamento de águas pluviais – estudo de caso do Campus do IST no Taguspark

O crescimento demográfico das próximas décadas terá lugar principalmente nas grandes cidades, o que levantará novos desafios para os sistemas de abastecimento de água. Adicionalmente, as alterações climáticas tenderão a acentuar a intensidade de cheias e secas, forçando as entidades gestoras a relocalizar as suas captações ou optar por técnicas alternativas de tratamento da água. Deste modo, assistir-se-á a uma intensificação dos consumos energéticos associados ao abastecimento de água, e o binómio água-energia assumirá crescente importância. O recurso a sistemas descentralizados e com menores consumos energéticos pode constituir uma alternativa, dentro dos quais se enquadra o aproveitamento de águas pluviais, que pode ajudar a promover a sustentabilidade do sector a nível local, mas também reduzir a factura energética do sistema e as respectivas emissões de gases de efeito de estufa (GEE). No âmbito desta dissertação, foi desenvolvida uma ferramenta, RaINvesT, para avaliar a viabilidade da instalação de um sistema de aproveitamento de águas pluviais (SAAP), considerando usos não potáveis. Esta ferramenta foi testada no edifício universitário do Campus do Instituto Superior Técnico (IST) no Taguspark, estimando-se não só a concepção do sistema, mas também a energia incorporada por metro cúbico de água abastecida, em kWh/m3, e a emissão de GEE. Esta ferramenta inclui ainda uma análise de custo-benefício da instalação e operação do SAAP. Os resultados evidenciaram uma dependência significativa da rede pública de abastecimento para suprir as necessidades de água. No entanto, a energia incorporada por metro cúbico de água abastecida pelo SAAP revelou ser muito inferior àquela incorporada na água da rede pública de abastecimento (0,013 e 0,791 kWh/m3, respectivamente), e consequentemente também as emissões de GEE. A análise de custo-benefício revelou um baixo custo de investimento inicial, em parte devido ao facto de se aproveitarem para este SAAP os reservatórios de combate a incêndio já existentes. Foi ainda apurado um período de retorno de 12 anos, na óptica do utilizador final, não consistindo este sistema um modelo de negócio viável por parte da entidade gestora dos serviços de abastecimento de água.

Bestiário Fantástico das Águas. Evolução do legado da Antiguidade na época medieval

Maria Adelaide Miranda e Pedro Chambel (Coord.)

Simulação da secção de recuperação de solvente do processo de produção do PEAD

A presente dissertação foi realizada no âmbito de um estágio curricular no complexo petroquímico da Repsol Polímeros em Sines e teve como objectivo implementar uma simulação da secção de recuperação de solvente da unidade de produção de PEAD. A simulação foi realizada através do software Aspen Hysys (v. 7.3) e posteriormente validada, onde se verificou uma boa correspondência entre o comportamento simulado e o do processo industrial. Após validação, com o intuito de analisar a resposta do sistema a alterações processuais, foram elaborados dois casos de estudo: Alteração do comonómero para 1-hexeno e substituição do n-hexano para n-pentano como solvente. No primeiro caso de estudo foram encontrados problemas na purificação do solvente. A separação da mistura n-hexano/1-hexeno foi estudada por destilação convencional e extractiva (com adição de n-metil-2-pirrolidona). Por destilação convencional não foi possível separar completamente os dois compostos, mas foi conseguida a condição mínima requerida pelas limitações do processo, de um caudal de 10 ton/h de hexano na corrente de topo, juntamente com os 700 kg/h de comonómero, com uma coluna a operar a 110 kPa, com 130 pratos e cuja alimentação entrava no 5º andar. A destilação extractiva revelou-se o método mais eficaz, conseguindo-se separar completamente as duas espécies através de uma coluna de destilação com 10 pratos a 110 kPa com a alimentação e solvente a entrar respectivamente no 4º e 5º andar. Para remoção do agente extractivo, cada uma das correntes sofre outra destilação. No segundo caso de estudo verificou-se que a secção simulada com pentano apresenta temperaturas de operação inferiores, o que por um lado vai diminuir o consumo de vapor de média e de alta pressão, mas por outro aumenta a 47992% a utilização de brine. Desta forma, atendendo ao custo elevado desta utilidade, a substituição não apresenta clara vantagem energética ao processo.

Avaliação do potencial de atenuação natural do passivo ambiental das bacias de lamas oleosas da RESIM - Águas de St. André - Caso de estudo

As bacias de lamas oleosas do Ecoparque RESIM de Santo André constituem um passivo ambiental devido à contaminação dos seus solos. O presente trabalho consistiu no estudo de amostras de solo provenientes das bacias de lamas oleosas com o objectivo de avaliar o potencial de atenuação natural nas mesmas. As amostras foram caracterizadas para vários parâmetros físico-químicos como pH, potencial redox, condutividade eléctrica, aniões (através do método de cromatografia iónica), textura, teor de humidade e densidade e foram ainda determinados os compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis das amostras de forma a conhecer a natureza da contaminação. A determinação dos compostos orgânicos voláteis foi realizada com os métodos Headspace - Cromatografia Gasosa - Espectrometria de massa. Os compostos semi-voláteis foram extraídos através do método Soxhlet Warm e determinados através de Cromatografia Gasosa - Espectrometria de Massa. Tanto a caracterização físico-química como a determinação dos compostos foram realizadas antes e após um ensaio de respirometria. Os ensaios de respirometria foram realizados em frascos OxiTop e conduzidos em ambiente controlado a uma temperatura média de 23,5 ºC durante alguns dias. Os contaminantes detetados foram essencialmente hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH), mais concretamente o naftaleno, compostos BTEX e uma vasta gama de hidrocarbonetos do petróleo. As amostras em estudo apresentaram variações nas abundâncias e natureza dos compostos presentes após os ensaios de respirometria. O método de respirometria utilizado não se mostrou apropriado para amostras com elevadas abundâncias de compostos orgânicos voláteis.

Utilização da tecnologia de separação por membranas na reabilitação de sistemas de tratamento de água

Os sistemas de tratamento de água, existentes e de futuro, deverão ter em consideração diversos aspectos multidisciplinares, tais como o fenómeno de sobrepopulação, a escassez de água, a deterioração da qualidade das águas superficiais, o aumento das exigências legais e o aumento dos custos de energia. Neste sentido, os processos de separação por membranas (PSM), foram estudados para aferir acerca da sua aplicação na produção de água de elevada qualidade para consumo humano, independentemente das variações de qualidade na origem. Neste trabalho avaliou-se a qualidade da água da Albufeira de Monte Novo, concluindo-se que esta se encontra eutrofizada e com parâmetros indicadores da qualidade da água classificados com nível >A3. A linha de tratamento convencional, instalada na ETA de Monte Novo, foi avaliada perante um cenário de deterioração da qualidade da água bruta e de novos objectivos definidos para a qualidade final da água tratada. Sem a existência de uma nova etapa final de afinação, não é garantida a completa remoção de parâmetros microbiológicos (microrganismos potencialmente patogénicos, vírus, cianotoxinas) e de subprodutos da desinfecção. Foi proposta uma solução de reabilitação da linha de tratamento, que inclui um processo integrado de UF, complementado pela linha de tratamento existente, que actua como pré-tratamento. Esta solução foi analisada em termos de custos operacionais, comparativamente à solução actualmente instalada. Em comparação, o consumo energético anual da solução ETA-UF, tanto em época baixa, como em época alta, foi mais elevado, e o consumo de reagentes foi mais reduzido. Globalmente, a poupança obtida através das menores dosagens de reagentes, permitiu à solução ETA-UF diluir o efeito de um maior consumo energético, obtendo-se uma redução de 11% nos custos anuais operacionais e um custo de 0,08 €/m3 de água tratada. Tendo em conta o elevado investimento inicial na solução ETA-UF, o período de retorno foi de 6 anos, para um horizonte de projecto de 16 anos.

Integração das actividades de manutenção e produção em instalações de tratamento de águas

O estudo do tema em causa vai de encontro com a necessidade de unir duas das áreas mais importantes da engenharia, a manutenção e a produção. Nesse sentido delineou-se que o objectivo seria levar a cabo o desenvolvimento de um modelo que possibilite relacionar os componentes considerados mais importantes, em termos de periodicidade de manutenção, com os materiais e processos produtivos dos mesmos. Desta forma, em primeiro lugar procedeu-se ao estudo das tarefas realizadas pela empresa. De seguida, idealizou-se um modelo empírico de relação entre os componentes dos equipamentos e a sua necessidade de manutenção. Depois disto e do estudo das tarefas realizadas pela firma, procedeu-se à introdução desses dados numa base ERP. Por último, analisou-se a possibilidade de uma retroacção neste processo por forma a melhorar a concepção dos equipamentos, quer a nível de processos de fabrico quer a nível dos materiais usados nos mesmos. Da aplicação do modelo empírico a um equipamento real, resultou a definição e priorização dos componentes que, teoricamente, mais careciam de manutenção. Estes resultados foram de encontro com o histórico do equipamento. Para além disso, foi possível apontar uma causa provável da existência desses componentes críticos, tal como apontar possíveis soluções para esses componentes. A principal contribuição deste trabalho foi o desenvolvimento de um modelo simples através do qual é possível detectar os componentes de maior desgaste para priorizar a sua intervenção. Por outro lado, e com base na informação gerada pela manutenção, propõe a existência de retroacção entre a área de manutenção e a área da produção no sentido de propor alterações a esses componentes de modo a ser reduzida a criticidade dos mesmos.

Contribuição para a diminuição do consumo de água potável - Caso de estudo de aproveitamento de águas pluviais no Município de Setúbal

A água é um recurso natural, indispensável para a existência de vida na Terra, que tem sido utilizado de forma exaustiva e pouco controlada nas actividades antropogénicas. Embora aparente ser um recurso renovável, a água doce tem sido utilizada a uma taxa superior à sua capacidade de reposição, originado problemas de escassez de água. Por este motivo, a água é cada vez mais valorizada em termos económicos, sociais e ambientais. Verifica-se que o desenvolvimento económico e o rápido crescimento demográfico, contribuíram para o aumento das necessidades de consumo de água. No entanto, o volume de água consumido não se restringe só às necessidades básicas indispensáveis, mas sim aos desperdícios e a consumos descontrolados. Desta forma, considera-se que uma melhor gestão dos recursos hídricos deverá evitar ao máximo os desperdícios, reciclar a água sempre que possível e procurar fontes alternativas de água. O aproveitamento de águas pluviais é um dos sistemas de fontes alternativas de água. Esta técnica consiste em recolher as águas pluviais, que caem naturalmente nas várias superfícies, direccionando-as para reservatórios de armazenamento, para posterior utilização. O principal objectivo desta dissertação foi avaliar a possibilidade de aproveitar águas pluviais, destinadas a utilizações que não necessitam de uma elevada qualidade da água, por forma a contribuir para a minimização do consumo de água potável, poupando assim o recurso água e o custo de produção de água potável. Para isso, efectuou-se um estudo de caso no município de Setúbal, avaliando a viabilidade de implementação de um sistema de aproveitamento de águas pluviais (SAAP) em quatro tipologias de edifícios diferentes. Do estudo realizado no município de Setúbal, concluiu-se que não seria viável a implementação de SAAP em edifícios de habitação, devido ao reduzido benefício obtido em função dos custos associados ao sistema. Pelo contrário, o projecto torna-se viável para a tipologia de edifício do quartel dos bombeiros sapadores, uma vez que dispõe de uma área de captação elevada.

Estudo da influência das tensões residuais induzidas por shot peening na vida à fadiga de molas de lâmina para a indústria automóvel

A vida à fadiga de um componente submetido a variações de tensão é determinante para o sucesso de um projecto. O shot peening é um tratamento superficial que visa introduzir tensões residuais de compressão, para aumentar a vida à fadiga de componentes sujeitos a esforços cíclicos. Este trabalho teve como principal objectivo analisar o efeito deste tratamento na resistência à fadiga de molas de lâmina para a indústria automóvel, medida através da intensidade de Almen. Numa primeira fase pretendeu-se estudar o efeito do processo de shot peening na vida à fadiga, e numa segunda fase, estudar o efeito dos principais parâmetros do processo. Verificou-se que para intensidades de Almen mais elevadas ocorrem defeitos superficiais do tipo de sobreposição (overlap) que diminuem a vida à fadiga. Assim, não existe benefício considerável em trabalhar com intensidades de Almen elevadas, pois existe um aumento da probabilidade de falha, recomendando-se o cumprimento da especificação actualmente em uso na empresa. A redução da variabilidade do processo só é possível com um investimento em novos equipamentos (turbinas de nova geração e dispositivos de controlo de caudal). No entanto é possível aumentar a produtividade e reduzir os custos associados ao processo com os equipamentos existentes, aumentando o caudal de alimentação das turbinas, a velocidade do transportador e diminuindo a velocidade das turbinas

A afirmação do direito de águas

This thesis aims at demonstrating the dogmatic autonomy of Water Law. It also intends to clarify that this branch of law must not be confused with other similar subjects of law. To accomplish this task, the thesis justifies the dogmatic autonomy of Water Law beginning by discussing the emergence of this branch of law both at international and regional levels. The thesis analyses the emergence of International Water Law, discussing the reasons of its existence, its subject and importance. It also explains the relationship between international watercourses and the need to regulate them, considering that rules related to the use and management of such resources, although created at international level, are meant to be applied at regional and local levels. The thesis demonstrates that the fact that some waters are international, because they cross different states or serve as border between two or more states, justifies the existence of international water law rules aplicable to the region and to the watercourse they are supposed to regulate. For this reason, this thesis considers not only international water law in relation with the aplicable regional water law, but also the regional law in relation with the rules aplicable to the water basins and particularly with the concerned water basin states. This relationship between rules leads us to discuss how these three spectrums of rules are conciliated, namely international or universal, regional and water basin rules. To demonstrate how all this works we chose SADC for our case study. The thesis also studies the States who benefit from rules of international water law, and all other subjects who directly use water from international watercourses, and the conclusion we reach is that who really benefits are the population of such states whose rights of access, use and management are regulated by international, regional and basin rules As we can imagine, it is not easy to concile so many different rules, applicable to a scarce resource to which many subjects in many states compete for. And the interaction of the different interests, which is done under different spectrum of rules, is what guided our study, in which we analyse how all this process functions. And the main reason of all the discussion is to conclude that there is, in fact, a dogmatic autonomy of water law. To reach such a conclusion, the thesis begins by studying how international water law is applied at local level. Considering that international watercourses usually have different regimes adopted by the basin states, which difference may cause conflicts, the thesis discusses how water law may contribute to solve possible conflicts. To do this, the thesis studies and compares rules of international water law with rules of water law applicable to SADC states, and figures out the level of interaction between such rules. Considering that basin states have to obey to local rules, first of all, and after that to international and basin level rules, the thesis studies how the differents interests at stake are managed by riparian states, who act on behalf of their population. SADC appeared to provide an excellent case study to reach this goal. And the thesis discusses all these matters, the rules and principles applicable, and provides solutions where applicable, always considering water as subject of our study. Accordingly, we discuss the right to water, its nature and how it functions, considering the facts mentioned previously. And, as we conclude, all these legal discussions over water are a clear sign of the dogmatic autonomy of water

Estudo de carbonizados resultantes da gasificação e co-pirólise de resíduos da produção e processamento de arroz. Remoção de Cr3+ presente em meio líquido

A presente dissertação apresenta o estudo de dois carbonizados, provenientes da gasificação (CG) e co-pirólise (CP) de resíduos da cultura e processamento de arroz, no processo de remoção de Cr3+ presente em meio líquido. Os materiais de partida – casca de arroz (CA) e polietileno (PE) – utilizados nos ensaios de gasificação e co-pirólise, e os carbonizados resultantes destes processos térmicos, foram caracterizados através de ensaios físicos, químicos e ecotoxicológicos. O elemento químico com maior concentração, em todos os materiais, foi o Si. Nenhum dos eluatos revelou ecotoxicidade. No estudo de remoção de Cr3+ com os dois carbonizados avaliaram-se os efeitos dos seguintes parâmetros: pH inicial da solução, massa de adsorvente, tempo de contacto e concentração inicial de Cr3+. O carbonizado que teve o melhor desempenho na remoção de Cr3+ foi o CG, com remoções de cerca de 100%, devido ao aumento de pH, que provocou a precipitação do Cr. A capacidade de adsorção deste carbonizado variou entre 12 e 26 mg Cr3+.mg-1 CG, para uma concentração inicial aproximada de Cr3+ de 50 mg.L-1, pH inicial de 5, tempo de contacto de 24 horas e razões L/S entre 800 e 1000 mL. g-1. Foram aplicados os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem e pseudo-segunda ordem, e as isotérmicas de Langmuir, Freundlich e Sips. Observou-se um melhor ajustamento da cinética de pseudo-segunda ordem para CG. No CP verificou-se que ambos os modelos cinéticos se ajustavam aos dados experimentais. No CG observou-se que as isotérmicas de Freundlich e Sips apresentaram os melhores ajustamentos. Foi realizado um estudo dos mecanismos de adsorção para o CG e verificou-se que a troca iónica foi o fenómeno predominante. A avaliação ecotoxicológica das soluções contendo Cr, antes e após o ensaio de adsorção, indicou que o CG promoveu uma redução acentuada da ecotoxicidade das soluções até um nível não detetável.

Estudo da alteração das características das águas de lavagem dos plásticos recuperados no tratamento mecânico – caso de estudo da VALNOR

A presente dissertação tem como objetivo avaliar, em termos técnicos, funcionais e ambientais o processo da unidade de lavagem de filmes plásticos instalado na VALNOR SA. (a primeira unidade em Portugal com este material direto), bem como analisar as características do efluente produzido na estação de tratamento de modo a identificar as ações a desenvolver que permitam a reutilização deste efluente, em condições adequadas, no processo de lavagem. A referida instalação procede à lavagem do filme plástico que é retirado no processo de triagem mecânica e automática da instalação de Tratamento Mecânico e Biológico (TMB) da VALNOR SA, de modo a obterem-se mais-valias na sua retoma pelos operadores que o encaminham para reciclagem. Salienta-se que o filme plástico, após a separação e triagem no tratamento mecânico da TMB contém ainda uma percentagem residual elevada de matéria orgânica retida em grande parte da sua área superficial. Esta situação ocorre devido à sua mistura com os bio-resíduos, quer nos contentores de deposição, quer depois durante o transporte efetuado pelas viaturas municipais. A análise a este processo de lavagem (após a sua separação dos restantes resíduos), tem como principal objetivo avaliar os resultados obtidos, analisar as características do efluente gerado e tratado e, avaliar a possibilidade da reutilização no processo de lavagem do efluente tratado. Com base nesta avaliação e tendo em conta a solução de tratamento existente, identificaram-se os parâmetros menos conseguidos no tratamento, propondo-se ações que se consideram mais ajustadas para uma eventual reformulação do processo de tratamento e, como consequência, na melhoria das características dos filmes plásticos (para venda) após a lavagem. Para o cumprimento dos objetivos a que nos propusemos foi necessário realizar uma campanha de caracterização da atual água residual produzida na lavagem dos plásticos bem como do efluente reutilizado no processo. Os resultados obtidos nas análises efetuadas demonstraram que existia uma elevada carga orgânica e inorgânica no efluente bruto á entrada e á saída da estação de tratamento do efluente (ETARI). Estas condições resultam da elevada concentração de sólidos e de uma elevada carência química de oxigénio. Assim foram estudadas e sugeridas propostas de alteração na ETARI com o objetivo de melhorar a qualidade da água residual tratada/reutilizada, conferindo robustez ao processo, quer para o normal funcionamento quer para eventuais situações anómalas. Esta avaliação reveste-se da maior importância, pois com base nos resultados observados e nas melhorias que se propõem, espera-se que se possa contribuir para uma tomada de decisão no sentido de aumentar a eficiência e eficácia, respetivamente ambiental e económica, deste processo de lavagem de filmes plásticos.

Estudo e intervenção no livro de Consultas e Decretos da Rainha D. Maria I – Aplicação e métodos de remoção de reforços e adesivos

O presente trabalho tem como principal propósito selecionar novas metodologias de intervenção a aplicar na obra “Livro de Consultas e Decretos da Rainha D. Maria I” pertencente à Chancelaria Régia do Arquivo Municipal de Lisboa. Para tal, desenvolveu-se a contextualização histórica do livro e do Fundo e realizou-se o levantamento das problemáticas como as tintas ferrogálicas, manchas causadas por macro e microorganismos no papel, e reforços com papéis transparentes resultantes de restauros antigos nos manuscritos do livro. Realizou-se ainda a caracterização material dos substratos presentes no livro recorrendo a diferentes métodos de exame e análise. A escolha dos métodos para a remoção dos reforços teve como principal preocupação a substituição de métodos aquosos tradicionais, que não são controláveis, por novas metodologias de intervenção mais controladas. Estes métodos consistem na aplicação de humidade controlada através de técnicas como: humidificador ultrasónico com temperatura, Gore-tex, géis rígidos, cataplasma enzimático, e um ensaio experimental com dióxido de carbono supercrítico (CO2). Os resultados mais relevantes incidem na identificação do tipo de adesivo utilizado nos restauros antigos, e na operabilidade dos géis rígidos e cataplasma que se revelaram favoráveis no tratamento deste tipo de manuscritos. Tendo-se seleccionado os métodos com melhor operabilidade, realizaram-se intervenções de restauro em apenas alguns fólios, a partir do método mais adequado para cada tipo de substrato, tendo em conta o estado de conservação. Por fim desenvolveram-se propostas de intervenção para os restantes manuscritos e encadernação, assim como a execução de um acondicionamento adequado, proposta de conservação preventiva e uma ficha de restrição de acesso à obra.