Governança metropolitana e sustentabilidade: uma análise da gestão dos resíduos sólidos em Natal e Parnamirim

Nowadays the rapid growth of urban centers, the accumulation of social and environmental demands, the relationship between public policy and increasingly complex problems accentuates the feeling that cities undergo an urban crisis. This crisis is especially characterized by its multidimensionality, which goes through economic, cultural, ethical, environmental and, above all, political issues. In order to study the core of this crisis that is manifested by the urbanization process and has in its exacerbation on the metropolitan areas was conducted conceptual and theoretical study of the meaning of sustainable development applied to the everyday reality of cities, extracting from this debate concepts, such as: sustainable territorial development, administrative sustainability and political sustainability. Looking forward to test this the practical applicability of these theoretical concepts studied, an empirical study was done on the reality of metropolitan solid waste in Natal, Rio Grande do Norte, Brasil. According to the recent theoretical debate, the waste comprises a sector of the urban environmental crisis that best represents the relationship between man and environment. Ensuring the multidimensionality of environmental issues through the “Saber Ambietal” (LEFF, 2005), was made a extensive qualitative study correlating the concepts of sustainable territorial development, metropolitan governance and “Saber Ambiental” applied on solid waste. The results point to the real challenges of municipal government in understanding the real situation, take action and change the inertia in which have operated in recent decades. The results also showed the importance of transforming environmental issues in political, in other words, struggle for ideas, ideological and ethical references.

Produção biológica integrada de hidrogénio e metano a partir de resíduos da indústria do biodiesel

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente

Produção de quitosana a partir de resíduos de camarão: análise do processo e da operação de secagem

A quitina é encontrada principalmente nos exoesqueletos de crustáceos, insetos e na parede celular de fungos. O biopolímero quitosana é obtido através da hidrólise alcalina da quitina. A despolimerização da quitosana é realizada para se obter um produto com valores baixos de massa molecular. O uso da quitosana em diversas áreas é diretamente relacionada com a massa molecular e o grau de desacetilação do polímero. Os objetivos deste trabalho foram o estudo da cinética de secagem de quitina em camada delgada utilizando um modelo difusivo, considerando a resistência externa à transferência de massa; a determinação do comportamento da massa molecular média viscosimétrica da quitosana, durante a secagem convectiva, em camada delgada; a otimização das etapas de desacetilação e despolimerização da quitosana. A quitina foi obtida de resíduos de camarão. Os experimentos da secagem de quitina e da quitosana foram em secador de bandejas, a 60°C, sendo que para a quitina foram utilizadas duas velocidades do ar de 0,5 e 1,5 m/s. A estimativa da viscosidade intrínseca foi através da equação de Huggins e a massa molecular da quitosana foi calculada pela equação de Mark-Houwink-Sakurada. As otimizações da reação de desacetilação e despolimerização foram realizadas utilizando a metodologia da superfície de resposta. Para a reação de desacetilação foram variados o tempo e a temperatura. Para a reação de despolimerização foram analisados a concentração de ácido clorídrico, a temperatura e o tempo de reação. O modelo difusivo com difusividade efetiva variável, utilizado para analisar a secagem de quitina, apresentou concordância com os dados experimentais, onde foi observado o efeito da resistência externa à transferência de massa, quando utilizada a menor velocidade do ar. A condição ótima da reação de desacetilação para massa molecular foi observada na temperatura de 130°C em 90 min, e correspondeu a massa molecular de 150 kDa e um grau de desacetilação de 90%. A operação de secagem da quitosana causou um aumento na massa molecular média viscosimétrica de 27% e este aumento foi linear com o tempo e a umidade do polímero, apresentando duas regiões. As condições da reação de despolimerização para alcançar 50 kDa foram à temperatura de reação de 65°C, concentração de ácido clorídrico de 35% v/v. Nestas condições a cinética de despolimerização foi de pseudo-primeira ordem, apresentando duas fases.

Produção enzimática de biodiesel a partir de resíduos agro-industriais usando a lipase imobilizada de origem microbiana

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Produção de lipídios microbianos a partir de glicerol bruto gerado na síntese de biodiesel

Diante da grande quantidade de glicerol bruto gerado na síntese do biodiesel e seu baixo valor comercial, torna-se fundamental encontrar formas alternativas para converter este substrato em produtos com valor agregado. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar diferentes leveduras oleaginosas capazes de metabolizar o glicerol bruto, gerado como coproduto na síntese de biodiesel, visando produzir biomassa como fonte de lipídios. Todos os cultivos foram realizados em frascos agitados, em condições estabelecidas de acordo com cada etapa do trabalho, sendo obtidos dados relativos ao crescimento celular e à produção de lipídios, tratados estatisticamente conforme o propósito. Lipomyces lipofer NRRL Y-1155 apresentou diferenças significativas em relação às outras leveduras oriundas de banco de cultura, atingindo 57,64% de lipídios na biomassa. Estas leveduras apresentarem perfis de ácidos graxos diferenciados, semelhantes aos dos principais óleos vegetais utilizadas na síntese de biodiesel, com predominância de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente ácido linoleico (68,3% na levedura Rhodotorula glutinis NRRL YB-252). O ácido gama-linolênico, um ácido graxo essencial ω6, foi detectado em todas as leveduras analisadas, sendo que na biomassa de Candida cylindracea NRRL Y-17506 chegou a 23,1%. Através de um planejamento experimental Plackett-Burman, verificou-se que as variáveis concentração de extrato de levedura e de MgSO4.7H20 demonstraram maior influência na produção de lipídios por uma linhagem silvestre de Rhodotorula mucilaginosa. Para esta levedura, a partir da análise de efeitos foi possível estabelecer a seguinte condição para a produção de lipídios: 30,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 3,0 g.L-1 MgSO4.7H2O; 1,2 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Nestas condições conseguiu-se um teor de lipídios de 59,96% e lipídios totais produzidos de 5,51 g.L-1 . Também foi possível observar aumento no teor de lipídios da biomassa ao longo do tempo de cultivo, bem como o aumento do teor relativo do ácido linoleico, que atingiu 52%. Dentre as leveduras isoladas a partir de amostras ambientais do Extremo Sul do Brasil, a levedura identificada como Cryptococcus humicola se destacou das demais, apresentando proporção de 23,5% de ácidos graxos saturados, 14,8% de ácidos graxos monoinsaturados e 54,9% de ácidos graxos poli-insaturados, destacando-se o ácido linoleico. O planejamento Plackett-Burman foi também utilizado para esta levedura, sendo que as variáveis concentração de extrato de levedura e glicerol bruto demonstraram maior influência na produção de lipídios. Posteriormente, um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi proposto visando à otimização da produção de lipídios. Os modelos empíricos preditivos obtidos para biomassa máxima e lipídios totais permitiram estabelecer para a produção de lipídios por Cryptococcus humicola a seguinte condição otimizada: 100,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 4,8 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Esta condição representou um incremento de cerca de 2 vezes nos lipídios totais em relação à melhor condição estabelecida pelo planejamento Plackett-Burmann e um acréscimo de cerca de 4,8 vezes em relação às condições testadas inicialmente, atingindo 37,61% de lipídios e 8,85 g.L-1 de lipídios totais. Deste modo, os propósitos de valorização de um coproduto oriundo da síntese de biodiesel, bem como a produção de um óleo com potencial para a produção de biodiesel, foram cumpridos.

Síntese de biodiesel etílico de girassol utilizando transesterificação alcalina seguido da adição on pot de H2SO4

No presente trabalho foi investigada a adição on pot de H2SO4 no processo de transesterificação do óleo de girassol com etanol e metanol empregando catalisador alcalino (NaOH e KOH). Após o processo, ocorreu uma eficiente separação tanto do biodiesel etílico como metílico de seus co-produtos. Com a adição on pot de H2SO4 todo sabão formado no meio reacional foi transformado em ácidos graxos livres e o catalisador em sal (Na2SO4 ou K2SO4). A esterificação dos ácidos graxos livres presentes no biodiesel foi aplicada para atingir os padrões de biocombustíveis. Os ácidos graxos contidos no biodiesel foram esterificados na presença de uma mistura com razão molar de 60:1 e 80:1 álcool:ácido graxo, com H2SO4 5 e 10 % em massa. Também foi avaliada a influência da quantidade de catalisador na reação paralela de saponificação. De acordo com os resultados observou-se que a quantidade de sabão formado no processo, variou entre 1,80 e 10,66 % para 1 e 2 % de catalisador, respectivamente. A adição on pot de H2SO4 permitiu aumentar o rendimento de obtenção de biodiesel, e reduziu a geração de efluentes provenientes das lavagens para remoção do sabão, quando comparado com o processo convencional. As análises foram realizadas para avaliar a qualidade do biodiesel, com exceção da estabilidade oxidativa, os demais parâmetros estão de acordo com as normas da ANP. A glicerina foi obtida com uma pureza de 95 % de glicerol com aspecto límpido e incolor, sendo seu principal contaminante o sal proveniente da neutralização do catalisador.

Determinação simultânea de Glicerol livre e total, MONO-, DI e triglicerídeos em biodiesel etílico de girassol, mamona e da mistura de sebo e soja empregando GC-FID

O biodiesel produzido para ser comercializado no Brasil deve estar de acordo aos padrões de qualidade estabelecidos pela resolução de 4 de fevereiro de 2010 da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e do Biocombustível (ANP, 04/2010). Neste trabalho, foi estudada a aplicação dos métodos ASTM D 6584 e EN 14105 para o biodiesel de mamona e biodiesel oriundo de rota etílica. Ambos os métodos empregam GC (Cromatografia Gasosa, do inglês Gas Chromatography) com FID (Detecção por Ionização em Chama, do inglês Flame Ionization Detection) e reação de sililação com N-metil-N-(trimetilsilil)trifluoracetamida (MSTFA). Os compostos foram identificados para quantificação pelos tempos de retenção, para os diglicerídeos e triglicerídeos foram utilizadas bandas de tempo de retenção. Os parâmetros de validação considerados foram: curva analítica, linearidade, sensibilidade, robustez, precisão e exatidão. Os métodos ASTM D 6584 e EN 14105 apresentaram sensibilidade semelhante para todos os compostos. Foram escolhidas as condições cromatográficas estabelecidas pelo método ASTM D 6584 por ser mais rápido que o EN14105 e ter sensibilidade semelhante. O método apresentou boa linearidade com todas as curvas analíticas com r maiores que 0,999. A reação de sililação com MSTFA foi otimizada para o biodiesel etílico de mamona em virtude da sua composição química. Um volume de 500 μL de MSTFA foi escolhido para realização dos ensaios de exatidão e precisão. Os valores de exatidão ficaram entre 67 e 145,9% com valores de precisão menores que 11%. Foi avaliada a ocorrência de efeito matriz para biodiesel etílico de mamona, sendo que esse efeito foi considerado baixo para glicerol, monooleína e dioleína e médio para trioleína. Mesmo havendo efeito de matriz o preparo das curvas analíticas em solvente conforme sugerido pelos métodos de referência foi mantido. O método foi robusto frente às variações da composição química da matriz. Na aplicação do método, esse se mostrou adequado para amostras de biodiesel etílico de mamona, de girassol e da mistura de sebo e soja.

Análise de riscos toxicológicos e ambientais na exposição ocupacional aos resíduos de armas de fogo (GSR/ firing ranges): uma proposta de normalização

Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear)

Curva de calibração para predição do teor de óleo pela análise do espectrômetro de infravermelho próximo (NIR) em ensaios de competição de cultivares de girassol no Brasil.

2009

Comportamento agronômico de girassol no período de safrinha em Jaguariúna-SP.

O trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho agronômico de genótipos de girassol em cultivo de safrinha, no município de Jaguariúna-SP. Foram testados seis genótipos de girassol (Morgan 734, Agrobel 960, Helio 358, Embrapa 122, Experimental 14 e Experimental 16) sob delineamento experimental de blocos ao acaso, em quatro repetições, em parcelas experimentais de quatro linhas de 6,0 m, espaçadas 0,8 m entre si e 0,3 m entre plantas. As variáveis avaliadas foram: a) florescimento (em dias); b) peso médio de aquênios por capítulo (g); e c) rendimento final de aquênios (em kg ha-1); todas submetidas à análise de variâncias e teste Tukey de comparação de médias. Os resultados da média de produtividade (1358 kg ha-1) foram próximos da nacional, destacando-se os genótipos, Experimental 16 (1590 kg ha-1), M734 (1521 kg ha-1), AG960 (1503 kg ha-1) e Experimental 14 (1381 kg ha-1), sendo o peso de aquênios por capítulo superior estatisticamente apenas para Experimental 16 (47g). Os genótipos mais tardios foram os que apresentaram maior rendimento final de aquênios. Conclui-se que Jaguariúna-SP apresenta potencial de cultivo de girassol no período de safrinha.

Girassol: emergência e crescimento inicial de plantas sob resíduos de cana-de-açúcar.

O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da palha residual da colheita da cana-de-açúcar e da adição de vinhaça sobre o solo na emergência e no crescimento inicial de cultivares de girassol. Os tratamentos foram dispostos em esquema fatorial (5 x 2 x 3), em blocos ao acaso, com quatro repetições, combinando-se cinco quantidades de palha de cana-de-açúcar (0, 5, 10, 15 e 20t ha-1) com aplicação ou não de 150m3 ha-1 de vinhaça residual da indústria sulcroalcooleira, utilizando-se três cultivares de girassol (IAC-iarama, Catissol e Helio 358). Foram determinadas a velocidade e a porcentagem final de emergência de plântulas, além do comprimento e da biomassa seca da parte aérea de plantas aos 30 dias após a semeadura. Verificou-se que a presença da palha de cana-de-açúcar e da vinhaça, em quantidade equivalente a 150m3 ha-1, em ação conjunta ou isolada, reduz a emergência de plântulas e o crescimento inicial de cultivares de girassol. Entretanto, essa redução não compromete drasticamente o desempenho das cultivares (IAC-iarama, Catissol e Helio-358), que não diferiram entre si.

Desenvolvimento de metodologias analíticas alternativas por cromatografia gasosa para análise de biodiesel

Since the beginning of the National Program for Production and Use of Biodiesel in Brazil, in 2004, different raw materials were evaluated for biodiesel production, trying to combine the agricultural diversity of the country to the desire to reduce production coasts. To determine the chemical composition of biodiesel produced from common vegetables oils, international methods have been used widely in Brazil. However, for analyzing biodiesel samples produced from some alternative raw materials analytical problems have been detected. That was the case of biodiesel from castor oil. Due the need to overcome these problems, new methodologies were developed using different chromatographic columns, standards and quantitative methods. The priority was simplifying the equipment configuration, realizing faster analyses, reducing the costs and facilitating the routine of biodiesel research and production laboratories. For quantifying free glycerin, the ethylene glycol was used in instead of 1,2,4-butanetriol, without loss of quality results. The ethylene glycol is a cheaper and easier standard. For methanol analyses the headspace was not used and the cost of the equipment used was lower. A detailed determination of the esters helped the deeper knowledge of the biodiesel composition. The report of the experiments and conclusions of the research that resulted in the development of alternative methods for quality control of the composition of the biodiesel produced in Brazil, a country with considerable variability of species in agriculture, are the goals of this thesis and are reported in the following pages

Percurso profissional. Destaque para a análise da produção de resíduos urbanos no Alentejo Central - portugal e utilização do modelo DEA na definição da meta da recolha seletiva

Neste trabalho de Projeto efetua-se o desenvolvimento do tema da produção de Resíduos Urbanos (RU) no Alentejo Central, utilizando-se o modelo DEA (Data Envelopment Analysis) para a análise das metas da recolha seletiva estabelecidas para 2020. Genericamente, quanto maior é o grau de desenvolvimento económico de um território, maior é a taxa de urbanização e maior é também a quantidade de resíduos urbanos produzidos por habitante. O rendimento e a urbanização são variáveis altamente correlacionadas, quando aumenta o rendimento disponível e os padrões de vida, aumenta também o consumo de bens e serviços de modo correspondente, o que leva ao aumento da quantidade de resíduos gerados. Assim, tendo em conta os impactos locais que os RU abandonados trazem, e com o objetivo de quebrar o elo entre crescimento económico e os impactos ambientais associados à produção de resíduos, são implementadas, nos países com elevados níveis de desenvolvimento, políticas baseadas em modelos integrados de gestão de RU que permitem a recuperação, reciclagem e valorização dos materiais, reservando-se a eliminação (deposição em aterro) para frações não valorizáveis, o que gera empregos e riqueza. Em Portugal vigora o Plano Estratégico para os Resíduos Urbanos (PERSU 2020) que define objetivos e metas nacionais, nomeadamente a meta da recolha seletiva, estabelecendo para 2020 um quantitativo nacional mínimo a recuperar de 47 kg por habitante por ano. Deste modo, importa caracterizar, para o período de 2002 a 2012, como evoluiu a produção de RU em comparação com a evolução do PIB em Portugal. A análise foca-se então na produção de RU na região do Alentejo em particular no Alentejo Central que evidencia um elevado nível per capita em comparação com o resto do país, situando-se mesmo acima das regiões do grande Porto e Lisboa. São apresentadas possíveis razões para o registo destes elevados níveis de produção de RU não se conseguindo, no entanto, avançar com evidências. Como o modelo DEA é utilizado no PERSU 2020 para fundamentar a projeção das metas da recolha seletiva por sistema de gestão de resíduos urbanos, fez-se a sua reprodução, o que permitiu uma análise mais detalhada dos dados e o ensaio de novos resultados considerando, para além do nível de produção de RU, o numero de equipamentos de deposição de recolha seletiva como input do modelo; Abstract: Title of the report: Professional career. Emphasis on the analysis of urban waste production in Alentejo Central - Portugal and the use of the DEA in defining the separate collection target This professional report presents the theme of the Urban Waste (UW) production in Central Alentejo, using the DEA (Data Envelopment Analysis) to analyse the target set for selective collection in 2020. Generally, the higher the degree of economic development of a region, the greater the rate of urbanization and the greater also the amount of municipal waste produced per capita. The variables income and urbanization are highly correlated, if you have an increase in the disposable income and living standards, the consumption of goods and services will increase accordingly, which leads to the increase of the amount of produced waste. Thus, taking into account the local impact that the abandoned UW brings, and in order to break the link between economic growth and the environmental impacts associated with the production of waste, countries with high levels of development implement policies based on integrated UW management models that allow the recovery, recycling and valorisation of materials, restricting the disposal (landfill) to non-recoverable fractions, which creates jobs and wealth. Portugal established a national strategic plan for Urban Waste (PERSU 2020) which defines the goals and national targets, including the selective collection target stating for 2020 a minimum recover of 47 kg per capita per year. Then it is relevant to characterize and compare the evolution of UW production and GDP in Portugal for the period 2002 to 2012. The analysis then focuses on the production of UW in Alentejo, particularly in Central Alentejo region, which shows a high per capita level compared to the rest of the country, placed just above the Greater Porto and Lisbon region. Then we explore several possible reasons for this high level of UW production in this region, but none is successful in producing strong evidence. As the DEA is used in PERSU 2020 to support the projection of the selective collection targets for the municipal waste management systems, in this report we develop the model, which allowed access to the data and a more detailed analyse. Then we introduce and test a new input, the number of separate collection deposition equipment, which gives new results that are compared with the original ones.

ANÁLISE AMBIENTAL NA INDÚSTRIA DO BIOGÁS EM BELO HORIZONTE, MINAS GERAIS, BRASIL: A GERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE RESÍDUOS

O crescimento populacional elevado, associado ao comportamento social vigente, no qual há a valorização do consumo desenfreado em detrimento da forma equilibrada de vida, representa um dos grandes problemas da atualidade no que se refere à capacidade limite em recursos do planeta.