A gestão integrada de resíduos sólidos urbanos - perspectiva ambiental e económico-energética

The importance of urban solid waste integrated systems is characterized by the several components of these systems, which are, basically, formed by physical, chemical and biological methods. This article, characterizes these methods and, which is also important, identifies the several and potential environmental impacts of those techniques. It's also extremely important to make a study of the economic rentability of those infrastructures and, also, characterize the quantitative energetic contributions of some components of these systems. This study was analysed and their results are presented in this article.

Biomassa em aula prática de Química Orgânica Verde: cravo-da-índia como fonte simultânea de óleo essencial e de furfural

This work presents an optimized integrated experiment for isolation of clove bud essential oil, rich in eugenol, and subsequent utilization of the solid residue for furfural synthesis. The operationally simple laboratory protocols and utilization of water as a solvent in both operations, plus the use of biomass as the starting material for preparation of versatile intermediates in organic synthesis, make the experiments attractive for undergraduate experimental organic chemistry courses in the context of green chemistry. In addition, this is the first description of the use of biomass (clove bud) in the simultaneous preparation of two chemical feedstocks, eugenol and furfural, on experimental organic chemistry courses.

Caracterização de resíduo sólido formado em biodiesel de sebo bovino

The nature of the solid residue formed in beef tallow biodiesel from two commercial producers in Brazil was determined by comparative analytical techniques, namely, gas chromatography with flame ionization detector (GC-FID) and thermogravimetry (TG). Pure monopalmitin and monostearin were used as reference standards for both methodologies. Analyses were carried out before and after filtration of the solids formed, which allowed the observation that the formation of precipitate reduced the levels of monoglycerides in the beef tallow biodiesel. The chromatographic and thermogravimetric results confirmed the nature of the residue as saturated monoglycerides, predominantly monostearin and monopalmitin.

Humic substances from sediments of Lobos Pond (Argentina). Isolation, characterization and limnological implications

Humic substances (HS) were isolated from the sediments of Lobos Pond (Argentina) using mild conditions to preserve their native structure. The HS (humic and fulvic acids) were characterized by means of elemental analysis and FTIR spectroscopy. Also a by-product obtained during fulvic acids (FA) fractionation (an amorphous white solid residue) was analyzed. Results revealed possible interactions between FA and inorganic-organic substances that may have implications referring to bioavailability. Other limnological implications, such as autochtonous origin of HS linked with the hydrology, and change of pH during stormy weather that affects HS interactions, are discussed.

Environmental behavior of soils and mixtures of soil-whitewash mud

The present study sought to observe the behavior of soils in natural state and in mixtures, in different ratios, with the industrial solid residue called whitewash mud. The work was conducted with samples of typical soils from the region of Alagoinhas, Bahia-Brazil. Wet chemical analysis and atomic absorption spectrophotometry were used in order to obtain the classification of the industrial solid residue. Solubilization and leaching tests were performed and X-ray diffraction and electron microscopy techniques were carried out. The results showed that the whitewash mud was classified as non-inert, but with great capacity of heavy metal retention largely owed to the kaolinite and goethite presence in the clay fraction of the soils, making it difficult to have heavy metals readily available for exchange.

Harvinaisten metallien talteenotto epäorgaanisista jätevirroista

Taloudellisesti tärkeiden metallien varannot ja tuotanto eivät ole jakautuneet tasaisesti. Maantieteelliset alueet, joilla ei ole omia varantoja ovat riippuvaisia muualta tuoduista raaka-aineista. Euroopan komissio ja USA:n energiaministeriö ovat luokitelleet tietyt metallit kriittisiksi niiden taloudellisen merkittävyyden ja saatavuuteen liittyvien epävarmuustekijöiden johdosta. Tällaisten metallien saatavuutta voitaisiin mahdollisesti parantaa lisäämällä niiden talteenottoa jätteistä. Tutkimuksessa kartoitettiin Euroopan komission kriittiseksi luokittelemien metallien pitoisuuksia eräissä jätevirroissa. Kartoitetut jätteet olivat teollisissa poltto-prosesseissa syntyneitä polttojätteitä, prosessiteollisuuden jätesakkoja ja sähkö- ja elektroniikkajätteitä. Kartoituksen perusteella valittiin lupaavimmat jätteet ja suoritettiin niille talteenottokokeita. Talteenottokokeita suoritettiin kolmelle jätteelle. Yhdestä jätesakasta liuotettiin indiumia rikki- ja suolahapoilla. Kahden eri polttojätteen seoksesta liuotettiin galliumia rikkihapolla. Käytettyjen loisteputkien käsittelyprosessista peräisin olleesta sakasta liuotettiin maametalleja rikki- ja suolahapoilla sekä rikki- ja typpihapon seoksella. Indium liukeni heikosti (korkeintaan 25 %) huoneenlämmössä rikkihapolla. Suolahapolla se liukeni paremmin (68 %). Polttojätteen liuotuskokeissa galliumin talteenottoasteen todettiin riippuvan käytetyn liuottimen määrästä. Loisteputkijätesakasta liukeni yttriumia ja europiumia kaikilla käytetyillä happoliuoksilla noin 70–100 %. Käytetyillä happokonsentraatioilla ei havaittu suuria eroja yttriumin ja europiumin liukoisuuksissa. Näitä metalleja voitaisiin mahdollisesti ottaa talteen tämän tyyppisestä sakasta liuottamalla ne happoliuoksella ja saostamalla oksalaattina. Tarvittaessa liuokset voitaisiin puhdistaa tai metallit erottaa toisistaan neste–nesteuutolla, joka on tärkein maametallien tuotantoon käytetty hydrometallurginen menetelmä.

Pressure filtration characteristics of enzymatically hydrolyzed biomass suspensions

Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic polymers is likely to become one of the key technologies enabling industrial production of liquid biofuels and chemicals from lignocellulosic biomass. Certain types of enzymes are able to hydrolyze cellulose and hemicellulose polymers to shorter units and finally to sugar monomers. These monomeric sugars are environmentally acceptable carbon sources for the production of liquid biofuels, such as bioethanol, and other chemicals, such as organic acids. Liquid biofuels in particular have been shown to contribute to the reduction of net emissions of greenhouse gases. The solid residue of enzymatic hydrolysis is composed mainly of lignin and partially degraded fibers, while the liquid phase contains the produced sugars. It is usually necessary to separate these two phases at some point after the hydrolysis stage. Pressure filtration is an efficient technique for this separation. Solid-liquid separation of biomass suspensions is difficult, because biomass solids are able to retain high amounts of water, which cannot be readily liberated by mechanical separation techniques. Most importantly, the filter cakes formed from biomaterials are compressible, which ultimately means that the separation may not be much improved by increasing the filtration pressure. The use of filter aids can therefore facilitate the filtration significantly. On the other hand, the upstream process conditions have a major influence on the filtration process. This thesis investigates how enzymatic hydrolysis and related process conditions affect the filtration properties of a cardboard suspension. The experimental work consists of pressure filtration and characterization of hydrolysates. The study provides novel information about both issues, as the relationship between enzymatic hydrolysis conditions and subsequent filtration properties has so far not been considered in academic studies. The results of the work reveal that the final degree of hydrolysis is an important factor in the filtration stage. High hydrolysis yield generally increases the average specific cake resistance. Mixing during the hydrolysis stage resulted in undefined changes in the physical properties of the solid residue, causing a high filtration resistance when the mixing intensity was high. Theoretical processing of the mixing data led to an interesting observation: the average specific cake resistance was observed to be linearly proportional to the mixer shear stress. Another finding worth attention is that the size distributions of the solids did not change very dramatically during enzymatic hydrolysis. There was an observable size reduction during the first couple of hours, but after that the size reduction was minimal. Similarly, the size distribution of the suspended solids remained almost constant when the hydrolyzed suspension was subjected to intensive mixing. It was also found that the average specific cake resistance was successfully reduced by the use of filter aids. This reduction depended on the method of how the filter aids were applied. In order to obtain high filtration capacity, it is recommended to use the body feed mode, i.e. to mix the filter aid with the slurry prior to filtration. Regarding the quality of the filtrate, precoat filtration was observed to produce a clear filtrate with negligible suspended solids content, while the body feed filtrates were turbid, irrespective of which type of filter aid was used.

Effect of soaking on the nutritional quality of pequi (Caryocar brasiliense Camb.) peel flour

Pequi peel comprises 76% of the whole fruit and it is discarded during consumption. Thus, pequi peel has been considered a solid residue, although it has potential for use in various applications. Limitations in the use of this material are mainly due to the lack of information of its nutritional composition, especially about the toxic or antinutritional factors. Soaking is often used to prepare complementary foods and has been reported to be beneficial for enhancing nutritive value. The effect of soaking on the nutritional quality of pequi peel flour was determined by measuring changes in chemical composition, antinutritional factors, total phenols and in vitro protein and starch digestibility. The results showed that 24 h of maceration increases the content of lipids (200%), protein (28.3%) and dietary fibber (31%), while carbohydrate and ash content decreases. There were no haemagglutination activity or α-amylase inhibitors, but it was detected the presence of phytic acid (0.4 g 100 g-1). The soaking reduced 8.5% phenols and 19.0% tannins, 6.2% protein digestibility, and was also effective to eliminate trypsin inhibitors, and increase starch digestibility (24.2%). Soaking was efficient to improve nutritional characteristics of the pequi peel flour, opening up possibilities for its use in food formulations.

Estudio del manejo de residuos sólidos en el Relleno Sanitario Doña Juana con el fin de delinear un borrador de propuesta para el manejo integral de residuos sólidos en la ciudad de Bogotá D.C

Con el presente trabajo se busca realizar una propuesta de solución al sistema de manejo de los residuos sólidos urbanos en el relleno sanitario de Doña Juana en la ciudad de Bogotá, porque los desechos producidos por el consumo humano al no ser tratados de la forma correcta, afectan negativamente a la ciudad, rompen el cirulo vital del desarrollo y desequilibran el medio ambiente. Se realiza un diagnostico histórico al manejo de los residuos sólidos en la ciudad de Bogotá, para poder entender la forma en que el sistema funciona, teniendo en cuenta, sus errores y aciertos, posteriormente por medio Programa 21 de Naciones Unidas, se lleva a cabo el análisis de la información obtenida en el diagnóstico, para que de esta forma, se pueda realizar una propuesta a los problemas identificados en el relleno sanitario de Doña Juana, partiendo de los aspectos económicos, ambientales y sociales.

Estudio de la aplicación de sistemas basados en el conocimiento a la operación de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética

Una de las actuaciones posibles para la gestión de los residuos sólidos urbanos es la valorización energética, es decir la incineración con recuperación de energía. Sin embargo es muy importante controlar adecuadamente el proceso de incineración para evitar en lo posible la liberación de sustancias contaminantes a la atmósfera que puedan ocasionar problemas de contaminación industrial.Conseguir que tanto el proceso de incineración como el tratamiento de los gases se realice en condiciones óptimas presupone tener un buen conocimiento de las dependencias entre las variables de proceso. Se precisan métodos adecuados de medida de las variables más importantes y tratar los valores medidos con modelos adecuados para transformarlos en magnitudes de mando. Un modelo clásico para el control parece poco prometedor en este caso debido a la complejidad de los procesos, la falta de descripción cuantitativa y la necesidad de hacer los cálculos en tiempo real. Esto sólo se puede conseguir con la ayuda de las modernas técnicas de proceso de datos y métodos informáticos, tales como el empleo de técnicas de simulación, modelos matemáticos, sistemas basados en el conocimiento e interfases inteligentes. En [Ono, 1989] se describe un sistema de control basado en la lógica difusa aplicado al campo de la incineración de residuos urbanos. En el centro de investigación FZK de Karslruhe se están desarrollando aplicaciones que combinan la lógica difusa con las redes neuronales [Jaeschke, Keller, 1994] para el control de la planta piloto de incineración de residuos TAMARA. En esta tesis se plantea la aplicación de un método de adquisición de conocimiento para el control de sistemas complejos inspirado en el comportamiento humano. Cuando nos encontramos ante una situación desconocida al principio no sabemos como actuar, salvo por la extrapolación de experiencias anteriores que puedan ser útiles. Aplicando procedimientos de prueba y error, refuerzo de hipótesis, etc., vamos adquiriendo y refinando el conocimiento, y elaborando un modelo mental. Podemos diseñar un método análogo, que pueda ser implementado en un sistema informático, mediante el empleo de técnicas de Inteligencia Artificial.Así, en un proceso complejo muchas veces disponemos de un conjunto de datos del proceso que a priori no nos dan información suficientemente estructurada para que nos sea útil. Para la adquisición de conocimiento pasamos por una serie de etapas: - Hacemos una primera selección de cuales son las variables que nos interesa conocer. - Estado del sistema. En primer lugar podemos empezar por aplicar técnicas de clasificación (aprendizaje no supervisado) para agrupar los datos y obtener una representación del estado de la planta. Es posible establecer una clasificación, pero normalmente casi todos los datos están en una sola clase, que corresponde a la operación normal. Hecho esto y para refinar el conocimiento utilizamos métodos estadísticos clásicos para buscar correlaciones entre variables (análisis de componentes principales) y así poder simplificar y reducir la lista de variables. - Análisis de las señales. Para analizar y clasificar las señales (por ejemplo la temperatura del horno) es posible utilizar métodos capaces de describir mejor el comportamiento no lineal del sistema, como las redes neuronales. Otro paso más consiste en establecer relaciones causales entre las variables. Para ello nos sirven de ayuda los modelos analíticos - Como resultado final del proceso se pasa al diseño del sistema basado en el conocimiento. El objetivo principal es aplicar el método al caso concreto del control de una planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos por valorización energética. En primer lugar, en el capítulo 2 Los residuos sólidos urbanos, se trata el problema global de la gestión de los residuos, dando una visión general de las diferentes alternativas existentes, y de la situación nacional e internacional en la actualidad. Se analiza con mayor detalle la problemática de la incineración de los residuos, poniendo especial interés en aquellas características de los residuos que tienen mayor importancia de cara al proceso de combustión.En el capítulo 3, Descripción del proceso, se hace una descripción general del proceso de incineración y de los distintos elementos de una planta incineradora: desde la recepción y almacenamiento de los residuos, pasando por los distintos tipos de hornos y las exigencias de los códigos de buena práctica de combustión, el sistema de aire de combustión y el sistema de humos. Se presentan también los distintos sistemas de depuración de los gases de combustión, y finalmente el sistema de evacuación de cenizas y escorias.El capítulo 4, La planta de tratamiento de residuos sólidos urbanos de Girona, describe los principales sistemas de la planta incineradora de Girona: la alimentación de residuos, el tipo de horno, el sistema de recuperación de energía, y el sistema de depuración de los gases de combustión Se describe también el sistema de control, la operación, los datos de funcionamiento de la planta, la instrumentación y las variables que son de interés para el control del proceso de combustión.En el capítulo 5, Técnicas utilizadas, se proporciona una visión global de los sistemas basados en el conocimiento y de los sistemas expertos. Se explican las diferentes técnicas utilizadas: redes neuronales, sistemas de clasificación, modelos cualitativos, y sistemas expertos, ilustradas con algunos ejemplos de aplicación.Con respecto a los sistemas basados en el conocimiento se analizan en primer lugar las condiciones para su aplicabilidad, y las formas de representación del conocimiento. A continuación se describen las distintas formas de razonamiento: redes neuronales, sistemas expertos y lógica difusa, y se realiza una comparación entre ellas. Se presenta una aplicación de las redes neuronales al análisis de series temporales de temperatura.Se trata también la problemática del análisis de los datos de operación mediante técnicas estadísticas y el empleo de técnicas de clasificación. Otro apartado está dedicado a los distintos tipos de modelos, incluyendo una discusión de los modelos cualitativos.Se describe el sistema de diseño asistido por ordenador para el diseño de sistemas de supervisión CASSD que se utiliza en esta tesis, y las herramientas de análisis para obtener información cualitativa del comportamiento del proceso: Abstractores y ALCMEN. Se incluye un ejemplo de aplicación de estas técnicas para hallar las relaciones entre la temperatura y las acciones del operador. Finalmente se analizan las principales características de los sistemas expertos en general, y del sistema experto CEES 2.0 que también forma parte del sistema CASSD que se ha utilizado.El capítulo 6, Resultados, muestra los resultados obtenidos mediante la aplicación de las diferentes técnicas, redes neuronales, clasificación, el desarrollo de la modelización del proceso de combustión, y la generación de reglas. Dentro del apartado de análisis de datos se emplea una red neuronal para la clasificación de una señal de temperatura. También se describe la utilización del método LINNEO+ para la clasificación de los estados de operación de la planta.En el apartado dedicado a la modelización se desarrolla un modelo de combustión que sirve de base para analizar el comportamiento del horno en régimen estacionario y dinámico. Se define un parámetro, la superficie de llama, relacionado con la extensión del fuego en la parrilla. Mediante un modelo linealizado se analiza la respuesta dinámica del proceso de incineración. Luego se pasa a la definición de relaciones cualitativas entre las variables que se utilizan en la elaboración de un modelo cualitativo. A continuación se desarrolla un nuevo modelo cualitativo, tomando como base el modelo dinámico analítico.Finalmente se aborda el desarrollo de la base de conocimiento del sistema experto, mediante la generación de reglas En el capítulo 7, Sistema de control de una planta incineradora, se analizan los objetivos de un sistema de control de una planta incineradora, su diseño e implementación. Se describen los objetivos básicos del sistema de control de la combustión, su configuración y la implementación en Matlab/Simulink utilizando las distintas herramientas que se han desarrollado en el capítulo anterior.Por último para mostrar como pueden aplicarse los distintos métodos desarrollados en esta tesis se construye un sistema experto para mantener constante la temperatura del horno actuando sobre la alimentación de residuos.Finalmente en el capítulo Conclusiones, se presentan las conclusiones y resultados de esta tesis.

Desarrollo del proceso anammox para el tratamiento de lixiviados: puesta en marcha y aplicación

La eliminación biológica de nitrógeno amoniacal se ha llevado a cabo, habitualmente, a través del proceso convencional de nitrificación-desnitrificación. Sin embargo, los lixiviados generados en los depósitos controlados de residuos sólidos urbanos contienen elevadas cantidades de amonio y bajas concentraciones de materia orgánica biodegradable, así como una elevada salinidad. En este caso, para reducir el elevado coste económico que supone aplicar los procesos convencionales en este tipo de efluentes es conveniente desarrollar sistemas alternativos. Uno de estos nuevos procesos biológicos se basa en el proceso anammox (acrónimo en inglés de anaerobic ammonium oxidation) previa nitritación parcial de amonio a nitrito. El proceso anammox es un proceso autotrófico que realiza la conversión de amonio y nitrito a nitrógeno gas bajo condiciones anaerobias. El menor consumo de oxígeno durante el proceso de nitritación parcial y la no necesidad de adicionar materia orgánica para desnitrificar representan un importante ahorro económico respecto a los tratamientos convencionales

O comportamento do cidadão quanto à separação de resíduos recicláveis domiciliares no município de Rio de Janeiro

A aprovação e posterior regulamentação da Lei 12.305, de 2 de agosto de 2010, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS estabeleceu necessidades de uma nova articulação entre os três entes federados – União, Estados e Municípios – o setor produtivo e a sociedade em geral na busca de soluções para os problemas atuais na gestão de resíduos sólidos. Baseada principalmente no conceito de responsabilidade compartilhada, toda a sociedade – cidadãos, setor produtivo, governos e sociedade civil organizada – passa a ser responsável pela gestão dos resíduos sólidos por ela produzidos. Falando especificamente do cidadão, um dos atuais desafios é saber como seu comportamento em relação à separação de resíduos recicláveis no âmbito do seu domicílio se relaciona com os objetivos e metas de reciclagem do município. Considerou-se uma amostra (N=310) de residentes em domicílios do Rio de Janeiro, e os dados coletados foram analisados segundo o modelo ABC de STERN. Os resultados empíricos mostraram que as variáveis associadas ao hábito, às normas sociais diretas e às atitudes afetivas têm peso significativo na predição do modelo do comportamento pró-reciclagem. Como contribuição prática, espera-se que o PMGIRS do Rio de Janeiro possa ser aprimorado, contribuindo para o aumento da participação do cidadão na separação de resíduos recicláveis em seu domicílio, auxiliando os gestores municipais nas decisões necessárias ao cumprimento de objetivos e metas relacionados com a reciclagem na cidade do Rio de Janeiro.

Fermentação alcoólica de substrato amiláceo e hidrolisado enriquecido com melaço de cana

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)