Manipulação de efluentes de bovinicultura

As crescentes preocupações ambientais para a redução das perdas de azoto em explorações de bovinicultura leiteira impõem o desenvolvimento de métodos de manipulação dos efluentes produzidos. Nesta Dissertação apresenta-se uma revisão bibliográfica sobre os principais processos de tratamento e valorização de efluentes de bovinicultura e um trabalho experimental que teve como objectivos avaliar a utilização dos floculantes PAM e bentonite na remoção de sólidos e nutrientes da fracção líquida do chorume, comparar as emissões de N2O e degradação do N orgânico a partir de chorumes com e sem pré-tratamento após incorporação em solos agrícolas.Após separação mecânica do chorume, foram adicionados à fracção líquida obtida os floculantes PAM e bentonite. A PAM apresentou maior capacidade de remoção de azoto, fósforo e matéria seca na fracção sobrenadante obtida.Também se realizou um ensaio de incubação durante 94 dias, no qual foram medidas as emissões de N2O e o teor de N mineral. Os tratamentos incorporados a solos foram: chorume bruto, fracções sólida e líquida, fracções sedimentada e sobrenadante com PAM. Os processos de pré-tratamento que conduziram à redução das emissões gasosas, relativamente ao chorume bruto, foram: fracção sólida (-25,6%), fracção líquida (-5,1%) e fracção sobrenadante com PAM (-10,3%).

Reacção de cisão da molécula de azoto em xénon supercrítico

Apenas há 100 anos atrás foi finalmente estabelecido que os sistemas biológicos têm a capacidade de fixar o azoto. A Química ainda se encontrava atrasada, mas em 1913, Haber e Bosh projectaram a primeira instalação comercial de fixação do azoto e fundaram a indústria química inorgânica moderna. Os mecanismos destes dois processos relacionados são, no entanto, muito diversos. Laplaza e Cummins apresentaram na revista Science uma reacção que representa o culminar de 30 anos de trabalho da comunidade química na fixação de azoto em condições próximas das atmosféricas. Esta descoberta apresenta um complexo inorgânico simples que pode quebrar a ligação tripla da molécula de azoto para formar um novo nitrilo-complexo sem a necessidade de qualquer outro reagente. Esta publicação inspirou o trabalho apresentado nesta tese. Como a transferência de massa entre as fases – gasosa (azoto) e o solvente líquido – constituía um factor limitativo da cinética da reacção, assim a utilização de um solvente supercrítico pareceu ser uma melhoria óbvia. O xénon é o único fluido supercrítico, à temperatura ambiente suficientemente inerte quimicamente para ser usado como solvente em contacto com uma substância extremamente reactiva, capaz de quebrar a ligação da molécula de azoto. Neste trabalho, a reacção descoberta por Laplaza e Cummins foi efectuada em xénon supercrítico. A realização desta reacção envolveu diversas etapas: 1. As sínteses do composto Mo(NRAr)3 (1) (onde R é C(CD3)2CH3 e Ar é 3,5-C6H3(CH3)2), usando caixa de luvas e técnicas sob atmosfera de árgon; 2. A construção de uma nova instalação, projectada para a realização da reacção do composto 1 com o azoto em xénon supercrítico, com monitorização contínua através de espectrofotometria visível; 3. A introdução de sucessivas modificações devido a dificuldades experimentais imprevistas conduziu à reconstrução substancial da primeira instalação utilizada, de forma a ser possível medir a solubilidade do composto 1 em xénon supercrítico, e de proporcionar a difusão do azoto no xénon. 4. Medições da solubilidade do complexo 1 em xénon supercrítico, à temperatura ambiente e pressões entre 6 e 10MPa; 5. Medições da cinética da reacção do composto 1 com azoto gasoso, usando xénon supercrítico como solvente, em diversas condições, com diversos ambientes de solventes, em diferentes quantidades do composto 1, e usando métodos de detecção completamente diferentes do método espectroscópico inicialmente programado; 6. Utilização de simulações em CFD (Computer Fluid Dynamics) para interpretar os resultados obtidos. Estas simulações sugerem que a elevada densidade do xénon induz a sedimentação lenta do excesso (não dissolvido) do composto 1, que controla a distribuição do produto da reacção dentro do reactor. A conclusão principal foi a de que a cisão da ligação da molécula do azoto pelo composto 1 pode ser obtida em segundos em xénon supercrítico.

Estudo da influência do material de enchimento na remoção de matéria orgânica, azoto e sólidos em leitos de macrófitas do tipo ESSH

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Valorização de fosfogesso - contributo para a mineralização do clínquer

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciência e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Contribuição para o estudo da influência da relação carbono/azoto no processo de compostagem de resíduos solidos

Dissertação apresentada à Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Caracterização da função do monóxido de azoto e glutationo hepáticos na sensabilidade periférica à insulina

xi RESUMO A acção da insulina no músculo esquelético depende de um reflexo parassimpático hepático que conduz à libertação de uma substância hepática sensibilizadora da insulina, designada por HISS, responsável por cerca de 55% do efeito hipoglicemiante da insulina. A acção da HISS é finamente regulada pelo monóxido de azoto (NO) hepático e pelo estado prandial, aumentando no período pós-prandial imediato e diminuindo progressivamente com as horas de jejum. A secreção da HISS pode ser inibida cirúrgica ou farmacologicamente, quer por desnervação selectiva do plexo anterior hepático, quer por administração de atropina, quer por inibição do sintase do NO (NOS) hepático. O objectivo geral do trabalho apresentado nesta dissertação foi a caracterização da via de transdução de sinal que conduz à libertação da HISS. O modelo utilizado neste estudo foi o rato Wistar. A sensibilidade à insulina foi avaliada através do teste rápido de sensibilidade à insulina (RIST). A primeira hipótese de trabalho testada foi que a sequência de eventos que conduzem à secreção da HISS inicia-se com a activação do sistema parassimpático hepático seguida de activação do NOS hepático com subsequente produção de NO e activação do guanilato ciclase (GC). Observou-se que a administração de um dador de NO reverteu a resistência à insulina induzida, quer por inibição do NOS hepático, quer por antagonismo dos receptores muscarínicos com atropina. Em contraste, a resistência à insulina produzida por inibição do NOS hepático não foi revertida por administração intraportal de acetilcolina (ACh). Constatou-se que a inibição do GC hepático diminuiu a sensibilidade à insulina. Estes resultados sugerem que: a ACh libertada no fígado induz a síntese de NO hepático que conduz à libertação da HISS, que por sua vez é modulada pelo GC hepático. A libertação da HISS em resposta à insulina é regulada pelo estado prandial. Uma vez que os níveis hepáticos de glutationo (GSH) se encontram, tal como a HISS, diminuídos no estado de jejum e aumentados após a ingestão de uma refeição, testou-se a hipótese de que o GSH hepático está envolvido na secreção da HISS. Observou-se que a depleção do GSH hepático induziu resistência à insulina, comparável à obtida após inibição do NOS hepático. Estes resultados suportam a hipótese de que o GSH hepático desempenha um papel crítico na acção periférica da insulina. Considerando que, no estado de jejum, tanto os níveis de GSH hepático como os níveis de NO hepático são baixos, testou-se a hipótese de que a co-administração intraportal de um dador de GSH e de um dador de NO promove um aumento da sensibilidade à insulina no estado de jejum, devido ao restabelecimento do mecanismo da HISS. Observou-se que a administração sequencial de dadores de GSH e de NO no fígado provocou um aumento na sensibilidade à insulina, dependente da dose de dador de GSH administrada. Concluiu-se portanto que ambos, GSH e NO, são essenciais para que o mecanismo da HISS esteja completamente funcional. O GSH e o NO reagem para formar um S-nitrosotiol, o S-nitrosoglutationo (GSNO). Os resultados supra-mencionados conduziram à formulação da hipótese de que a secreção/acção da HISS depende da formação de GSNO. Observou-se que a administração intravenosa de S-nitrosotióis (RSNOs) aumentou a sensibilidade à insulina, em animais submetidos a um período de jejum, ao contrário da administração intraportal destes fármacos, o que RSNOs têm uma acção periférica, mas não hepática, na sensibilidade à insulina. Os resultados obtidos conduziram à reformulação da hipótese da HISS, sugerindo que a ingestão de uma refeição activa os nervos parassimpáticos hepáticos levando à libertação de ACh no fígado que, por sua vez activa o NOS. Simultaneamente, ocorre um aumento dos níveis de GSH hepático que reage com o NO hepático para formar um composto nitrosado, o GSNO. Este composto mimetiza a acção hipoglicemiante da HISS no músculo esquelético. SUMMARY Insulin action at the skeletal muscle depends on a hepatic parasympathetic reflex that promotes the release of a hepatic insulin sensitizing substance (HISS) from the liver, which contributes 55% to total insulin action. HISS action is modulated by hepatic nitric oxide (NO) and also by the prandial status so as to, in the immediate ostprandial state, HISS action is maximal, decreasing with the duration of fasting. HISS secretion may be inhibited by interruption of the hepatic parasympathetic reflex, achieved either by surgical denervation of the liver or by cholinergic blockade with atropine, or by prevention of hepatic NO release, using NO synthase (NOS) antagonists. The main objective of this work was to characterize the signal transduction pathways that lead to HISS secretion by the liver. Wistar rats were used and insulin sensitivity was evaluated using the rapid insulin sensitivity test (RIST). The first hypothesis tested was that the sequence of events that lead to HISS secretion starts with an increase in the hepatic parasympathetic tone, followed by the activation of hepatic NOS and subsequent triggering of guanylate cyclase (GC). We observed that insulin resistance produced either by muscarinic receptor antagonism with atropine or by hepatic NOS inhibition was reversed by the intraportal administration of an NO donor. In contrast, intraportal acetylcholine (ACh) did not restore insulin sensitivity after NOS inhibition. We also observed that GC inhibition lead to a decrease in insulin sensitivity.These results suggest that the release of ACh in the liver activates hepatic NO synthesis in order to allow HISS secretion, through a signaling pathway modulated by GC. HISS release in response to insulin is controlled by the prandial status. The second hypothesis tested was that glutathione (GSH) is involved in HISS secretion since the hepatic levels of GSH are, like HISS action, decreased in the fasted state and increased after ingestion of a meal. We observed that hepatic GSH depletion led to insulin resistance of the same magnitude of that observed after inhibition of hepatic NOS. These results support the hypothesis that hepatic GSH is crucial in peripheral insulin action. Since, in the fasted state, both hepatic GSH and NO levels are low, we tested the hypothesis that intraportal o-administration of a GSH donor and an NO donor enhances insulin sensitivity in fasted Wistar rats, by restoring HISS secretion. We observed that GSH and NO increased insulin sensitivity in a GSH dose-dependent manner. We concluded that HISS secretion requires elevated levels of both GSH and NO in the liver. GSH and NO react to form a S-nitrosothiol, S-nitrosoglutathione (GSNO). The last hypothesis tested in this work was that HISS secretion/ action depends on the formation of GSNO. We observed that intravenous administration of -nitrosothiols (RSNOs) increased insulin sensitivity in animals fasted for 24 h, in contrast with the intraportal administration of the drug. This result suggests that RSNOs enhanced insulin sensitivity through a peripheral, and not hepatic, mechanism. The results obtained led to a restructuring of the HISS hypothesis, suggesting that the ingestion of a meal triggers the hepatic parasympathetic nerves, leading to the release of Ach in the liver, which in turn activates NOS. Simultaneously, hepatic GSH levels increase and react with NO to form a nitrosated compound, GSNO. S-nitrosoglutathione mimics HISS hypoglycaemic action at the skeletal muscle.

Contribuição ao estudo da mistura néon-azoto a baixas temperaturas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Física

Modelação 3D de teores de depósitos minerais condicionados por tipos de mineralização. O caso de estudo do depósito mineral do Zambujal, Minas de Neves-Corvo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Georrecursos)

Contributo para o estudo da remoção de azoto em lixiviados de resíduos urbanos

O tratamento de águas lixiviantes produzidas em aterros de resíduos sólidos, constitui um desafio à sua operação e funcionamento em condições ambientalmente corretas. Ao longo do tempo, as características qualitativas do lixiviado apresentam uma grande variabilidade, que deve ser acompanhada por uma monitorização regular e periódica, para que o efluente do lixiviado tratado cumpra as normas de descarga que lhe estão aplicadas. Um dos problemas mais significativos que resulta dessa variabilidade ao longo do tempo é a remoção de azoto bem como a remoção da CQO (carência química de oxigénio). De forma a compreender os processos e operações associados ao tratamento de águas lixiviantes, em particular no que se refere à remoção de azoto, a presente dissertação incluiu a revisão das tecnologias que são aplicadas na generalidade das estações de tratamento de águas lixiviantes (ETAL), finalizando essa revisão com a apresentação do panorama nacional e a apresentação do caso de estudo que suporta o tema desta dissertação. O caso de estudo diz respeito ao funcionamento da estação de pré-tratamento de águas lixiviantes (EPTAL) do aterro sanitário intermunicipal da ilha de S. Miguel, nos Açores. Como tal, procurou-se avaliar a linha de tratamento e os resultados obtidos na monitorização para, perante estes, ponderar se o tratamento por osmose inversa, que está em vias de ser implementado por opção dos responsáveis desta EPTAL, permite reduzir o excesso do azoto que se verifica nas análises do efluente final do atual processo de tratamento. Salienta-se que o tratamento do lixiviado por intermédio de uma osmose inversa permitirá o cumprimento dos objetivos de qualidade, se a concentração de azoto amoniacal no lixiviado bruto for inferior a 2500 mg/L. Sabendo-se que dentro de um período mínimo de 5 anos poderá entrar em funcionamento uma instalação de incineração de resíduos urbanos, em S. Miguel, Açores, estimaram-se os custos de tratamento pela unidade de osmose inversa, durante este período de tempo, tendo em conta que este será sempre superior aos custos da atual EPTAL. O trabalho realizado permitiu concluir que o desempenho da atual EPTAL, apesar de não cumprir o regulamento de descarga municipal, poderia ser melhorado com intervenções ajustadas e com custos associados inferiores aos da osmose inversa.

Estudo sobre a precipitação química de fósforo como forma de remediação do estado trófico da Lagoa das Furnas, S. Miguel - Açores

O presente trabalho teve por objectivo estudar a possibilidade de remoção de fósforo da água da Lagoa das Furnas – S. Miguel (Açores) por precipitação química do mesmo, como forma de remediação para reverter o estado trófico em que aquela massa de água se encontra. A eutrofização, como um processo de enriquecimento de nutrientes, conduz a alterações da qualidade da água e da estrutura e função das comunidades existentes em meios aquáticos. Considera-se o aumento do afluxo de fósforo aos meios aquáticos como o principal responsável pela eutrofização dos mesmos, apesar da influência de outros nutrientes, como o azoto, não poder ser menosprezada para o controlo do estado trófico das massas hídricas [19]. A Lagoa das Furnas apresenta já há algum tempo características de meio eutrofizado por estar a receber cargas de azoto e fósforo que são, respectivamente, 5,7 e 4,3 vezes superiores às cargas com perigo de eutrofização. Esta situação, diagnosticada pela primeira vez em 1988/89, tem vindo a ser acompanhada desde então [14]. Para prossecução do objectivo definido procedeu-se inicialmente à caracterização da qualidade da água da Lagoa das Furnas, seguindo-se a realização de diversos ensaios laboratoriais de “Jar-Test” com diferentes tipos e doses de coagulante, com e sem correcção da alcalinidade, para determinar o tipo de coagulante mais indicado, dose óptima do mesmo e condições adequadas (pH, alcalinidade) para o processo de coagulaçãofloculação- decantação. Estes ensaios foram realizados inicialmente com água criada laboratorialmente à semelhança da água da Lagoa das Furnas e depois repetidos com amostras recolhidas directamente naquele meio hídrico. Nos ensaios realizados com a adição do sulfato de alumínio, foi ainda determinada a concentração de alumínio solúvel presente na água após a adição deste coagulante. Com base nos resultados experimentais e nas conclusões retiradas da variedade de ensaios realizados, foi efectuada uma análise prévia dos custos de implementação do tratamento de remoção de fósforo na Lagoa das Furnas e a viabilidade da sua aplicação

Contribuição para o estudo de compostos desreguladores endócrinos (EDC) em estações de tratamento de águas residuais

Desde os anos 90 que se suspeita que um vasto leque de compostos, que estão presentes no ambiente aquático é susceptível de causar disrupção endócrina, podendo provocar efeitos adversos na nível do sistema reprodutor de vários organismos, de entre os quais os surfactantes não-iónicos alquifenois polietoxilatos(APEO), estrogénios, compostos organoclorados, entre outros. Estes, têm sido amplamente utilizados nos últimos 50 anos numa vasta diversidade de aplicações domésticas e comerciais. Durante o tratamento de águas residuais urbanas e industriais, os APEO são degradados sucessivamente até formas menos biodegradáveis, como por exemplo o NP (nonilfenol) e o OP (octilfenol), acabando por ser descarregados no ambiente aquático. A informação disponível, relativamente ao efeito das elevadas descargas nos meios receptores e da sua potencial toxicidade é ainda muito limitada, nomeadamente em sistemas aquáticos. Por outro lado, a informação sobre remoção de EDC em estações de tratamento de águas residuais (ETAR) é igualmente muito escassa, circunstância que impede a realização de estimativas de balanços materiais, indispensáveis à previsão dos correspondentes impactes nos meios hídricos, pelo que, este estudo teve como principal objectivo, a avaliação do potencial estrogénico de um efluente de uma ETAR com tratamento terciário. O presente estudo foi realizado na ETAR de Chelas, em Lisboa (Portugal). O efluente da ETAR é caracterizado por não ser só, efluente doméstico mas também ser constituído por quantidades significativas de efluente industrial. A escolha desta ETAR para realizar este estudo recaiu também na sua linha de tratamento, isto é, a ETAR possui tratamento terciário com remoção de azoto e desinfecção final do efluente através de U.V. De forma a detectar e quantificar o potencial estrogénico de uma água seleccionaramse compostos específicos, isto é alguns EDC “alvo”, nomeadamente: (i) nonilfenol e octilfenol (NP e OP); (ii) bisfenol A (BPA) e (iii) 17 β-estradiol (E2). Foram utilizadas três técnicas diferentes para identificar e quantificar os EDC seleccionados ELISA, LC-MS-MS e HPLC. As técnicas foram igualmente comparadas. Em todos os casos, isto é, independentemente da técnica analítica usada ficou demonstrado que os EDC seleccionados estavam presentes no efluente da ETAR,variando as suas concentrações de composto para composto e também ao longo da linha de tratamento da ETAR, e que ainda são descarregadas, no Estuário do Tejo,níveis de concentrações que poderão causar efeitos fisiológicos na vida animal. Contudo, devido ao elevado nível de diluição existente no Estuário do Tejo (caudais muito grandes) os efeitos nos organismos poderão não ser relevantes e,ou imediatos. Os níveis mais elevados de APE (NP e OP) foram detectados no afluente à ETAR e os menores no efluente da ETAR. O valor mais elevado de E2 foi registado após a decantação primária. A variação de E2 ao longo da linha de tratamento foi pouco significativa, facto este que poderá estar relacionado também com a “cross-reactivity”, bem como a própria actividade microbiológica existente numa água residual. Os maiores valores para o BPA foram obtidos nas lamas primárias (acima dos limites de detecção), tendo sido registada uma redução significativa deste composto ao longo da linha de tratamento, o que poderá indicar que a ETAR de Chelas remove eficientemente este composto.

Estudo da influência das concentrações de N e P sobre o desenvolvimento de cianobactérias em cultura mista

Ao longo de 40 anos, muitos trabalhos têm vindo a ser desenvolvidos no âmbito do tema da eutrofização e desenvolvimento de biomassa fitoplanctónica. Em todos eles, eram sugeridos factores responsáveis, desde a latitude, luz, temperatura, mistura da coluna de água e os inputs de nutrientes. Toda a controvérsia gerada em torno da eutrofização, levou a que a inércia adoptada em situações de risco induzisse a degradação de muitos sistemas aquáticos. É quando, além da degradação estética, os problemas começam a surgir, que se compreende a necessidade de que surjam medidas de gestão e requalificação das lagoas e bacias hidrográficas. A tendência para a ocorrência de florescências de organismos como cianobactérias, implica a necessidade de maiores cuidados nos usos das massas de água, principalmente ao nível da produção de água para consumo humano e do uso recreativo. Uma boa gestão, implica um conhecimento aprofundado do comportamento destes organismos. Este trabalho, apresenta as respostas de organismos recolhidos em florescências naturais, na Lagoa das Furnas – ilha de S. Miguel (Açores) em meios com diferentes teores de azoto. As diferenças entre os resultados, permitem retirar algumas conclusões sobre as condições preferenciais ao seu desenvolvimento. De um modo geral, as culturas comportaram-se da forma esperada, desenvolvendo-se mais com doses de azoto mais elevadas. Este desenvolvimento foi verificado tanto pelo aumento das partículas ao longo de todo o ensaio, mas também pelos valores de pigmentos registados no fim deste. Por outro lado, o facto do azoto ter sido adicionado sob a forma amoniacal ou de nitratos, permite concluir que os organismos presentes nas florescências preferem assimilar as formas azotadas que impliquem um menor consumo energético. Daí que se tenham verificado desenvolvimentos mais significativos em meios em que foi adicionado azoto amoniacal. O facto de ser tratar de um trabalho baseado nas condições de desenvolvimento de organismos vivos, era de esperar alguma imprevisibilidade dos comportamentos. Sendo assim, será recomendável aprofundar o conhecimento das reacções dos organismos em cultura mista para doses diferentes de azoto, assim como a realização de ensaios em que para uma dose de N fixa, se façam variar as concentrações de P.

Tecnologia NeredaTM aplicada à ETAR de Frielas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Sanitária

Qualidade do ar em zonas industriais – Caso de estudo do Barreiro

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre

Contribuição para o estudo de compostos desreguladores endócrinos (EDC) em estações de tratamento de águas residuais (ETAR): estudo da remoção de EDC`S numa etar com tratamento terciário

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária