Efeito da seca na dinâmica dos grupos funcionais fitoplanctônicos em reservatórios eutróficos do semiárido

Reservoirs are the main sources of surface water in Brazil´s semiarid region. The majority of these water supplies, however, are compromised by eutrophication. A severe drought in 2012 contributed to significant losses in water volume, influencing the availability of resources (nutrients and light) for phytoplankton. The aim of this study is to understand the dynamics of the functional groups of phytoplankton and the factors that affect them during a severe drought in the semiarid reservoirs of the northeast. We therefore studied the Dourado, Gargalheiras and Passagem das Traíras reservoirs in Rio Grande do Norte from January 2012 to January 2013. The effect of drought favoured homogeneity within the reservoir, in relation to biotic and abiotic variables, notably the absence of water supply given the lack of flow from its tributaries (intermittent river). The phytoplankton functional groups of bloomforming cyanobacteria (SN, S1 and M) dominated throughout the year 2012, in both the shallow and deep areas of the three reservoirs studied. The groups were related to high concentrations of volatile solids, total phosphorus and ammonia, and high turbidity. Cylindrospermopsis raciborskii (SN group) was the species with the greatest biomass in the three reservoirs. M group (Sphaerocavum brasiliense) performed better in shallow waters with more available phosphorus. Our data showed that high concentrations of nutrients and low availability of light, besides the stability of the water column due to lack of flow and the system´s high residence time, favoured the dominance of bloom-forming cyanobacteria groups, especially those tolerant to shadow

Produção de carboidratos a partir do efluente de laticínios tratado por cianobactéria

Nesta tese foi demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli cultivada no efluente oriundo de uma indústria de laticínios. Para tanto, o trabalho é composto de quatro artigos que objetivaram avaliar a produção de carboidratos em função da temperatura, inóculo e razões C/N e N/P do elfluente, bem como a possibilidade de reúso da água residuária. Foram utilizadas temperaturas de (10, 20 e 30ºC) e inóculo (100, 200 e 300 mg.L-1). A melhor condição indicada foi quando utilizou-se a temperatura de 30°C e 200 mg.L-1 de inóculo. Na sequência, considerando a temperatura e a concentração celular selecionada, foi estudada a influência das razões C/N e N/P na produção de carboidratos. Para tal, C/N (20, 40 e 60) e N/P (5, 10 e 15) na produção de carboidratos extracelulares foram avaliadas em cultivos a 30°C, tendo como inóculo 200 mg.L-1. Os melhores resultados obtidos, foram quando foi utilizado C/N 60 e N/P 10. Uma vez definidas as melhores condições de produção de carboidratos, foi estudado o processo de separação de biomassa do meio de cultivo, a partir dos coagulantes FeCl3, Al2(SO4)3 e tanino. O efeito dos coagulantes na separação da biomassa foram estudados, quanto ao pH (6,0, 7,0 e 8,0) e concentração de coagulantes (50, 300 e 550 mg.L-1), utilizando como parâmetro de medida, a eficiência de remoção de DQO, turbidez e sólidos suspensos (SS). Os resultados demonstraram que as concentrações de coagulantes influenciaram significativamente ao nível de significância de 5 %, na separação da biomassa, com eficiência significativa na remoção da DQO, turbidez e SS. A melhor condição avaliada foi a que utilizou tanino na concentração de 300 mg.L-1 e pH 7,0, o que resultou em uma água residuária com remoção média de 96 % da turbidez, com potencial de ser reutilizada. Por fim, foi realizada a identificação de carboidratos gerados por Aphanothece microscopica Nägeli. Os resultados evidenciaram uma biomassa com até 33,5 % de carboidratos totais, perfazendo uma fração de carboidratos extracelulares, na fase estacionária de crescimento celular, de aproximadamente 25 % e 8 % os carboidratos da parede celular. Ficou demonstrado ainda que a composição dos carboidratos extracelulares do microorganismo em estudo é constituído por mono e dissacarídeos perfazendo concentrações na ordem de 12,88 % de glicose, 3,54 % de rafinose, 3,43 % sacarose, 2,13 % de frutose e 2,45 % de ribose. Ficou demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada no efluente da indústria de laticínios.

Perfil de solutos e micotoxinas nas águas do cultivo e beneficiamento do arroz

O cultivo do arroz no RS é fortemente relacionado com recursos hídricos, pois este se faz sob irrigação e durante o beneficiamento, especialmente no caso da parboilização, são necessários volumes consideráveis de água. Em vista disso, os solutos presentes nestas águas permitem estimar o impacto desta cultura e sua industrialização na qualidade do ambiente hídrico no RS. Foi desenvolvida uma rotina analítica para caracterização físico-química das águas da cadeia produtiva do arroz, onde foram analisados nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, açucares redutores, açucares redutores totais, sólidos totais, sólidos fixos, sólidos voláteis, ácidos voláteis, alcalinidade, pH, nitrato, nitrito e fósforo. Também um método multimicotoxinas foi desenvolvido avaliando a eficiência de cinco sistemas de extração-partição para aflatoxina B1 (AFA B1), aflatoxina B2 (AFA B2), ocratoxina A (OTA), zearalenona (ZEA) e deoxinivalenol (DON). A partição liquido-liquido com clorofórmio foi a mais eficiente recuperando 89; 96; 89; 97 e 72%, respectivamente de cada micotoxina. A comparação entre volumes de solventes, onde o número de etapas envolvidas e o tempo necessário para efetuar a determinação confirmaram a simplicidade, a economia e a rapidez deste sistema de partição a ser adotado para extrair micotoxinas de água da cadeia produtiva de arroz. O método foi aplicado para determinação de micotoxinas em amostras de águas de irrigação e parboilização de arroz de diferentes procedências verificando-se que as últimas aparecem contaminadas com micotoxinas, AFA B1 9,0 ng mL-1 e DON 110 ng mL-1 . Foi realizado também um estudo de migração de micotoxinas AFA B1, OTA, ZEA e DON e outros solutos sob condições de encharcamento (4 e 6 h) em dois níveis de fortificação, durante a parboilização do grão ficando demonstrado que durante o processo ocorria a lixiviação de solutos e micotoxinas para água de encharcamento do arroz.

Eliminação/valorização de resíduos de frutas (kiwi) por digestão anaeróbia

Este estudo tem como objetivo a valorização económica de resíduos agroindustriais, nomeadamente resíduos de kiwi, por digestão anaeróbia de forma a otimizar a produção de biogás e a sua qualidade (% CH4). Trata-se de uma pesquisa experimental que consistiu na avaliação da produção de biogás usando diferentes proporções de substrato e inóculo, quatro valores distintos para a razão C:N, inóculo de diferentes digestores e colheita do inóculo em épocas distintas do ano. Os ensaios foram desenvolvidos num reator batch em condições mesofílicas, sendo o processo acompanhado por monitorização dos parâmetros: pH, Alcalinidade, Ácidos Gordos Voláteis (AGV), Sólidos Totais (ST), Sólidos Voláteis (SV), Carência Química de Oxigénio (CQO) e Carbono. Para a totalidade dos ensaios, o valor de pH no reator praticamente não apresentou variação, mantendo-se em torno de 7,0; a alcalinidade do meio, 1500 mg CaCO3/L, revelou-se adequada uma vez que no final do processo de DA a concentração de AGV (400-600 mg/L), nunca excede os valores considerados críticos. Os resultados obtidos apresentam valores interessantes para um número considerável de ensaios. Das 10 experiências realizadas, em duas foram obtidos resultados muito significativos em relação à literatura; o ensaio com 1% de substrato (experiência 2) registou uma produção de biogás de 1628 L/kg SV com uma %CH4 de 57% e o biogás de maior qualidade, 85% de metano, foi obtido no ensaio com 5% de resíduo de kiwi (experiência 10). As experiências em que se avaliou o efeito da razão C:N foram as menos produtivas, possivelmente devido à inibição da atividade da população microbiana pelo KNO3. A qualidade do inóculo revelou-se determinante num conjunto de ensaios, nomeadamente quando a sua colheita foi realizada no inverno, com o digestor a apresentar temperaturas bastante baixas. De acordo com os valores mais favoráveis para a produção de biogás, por tonelada de resíduo de kiwi poderá ser obtido um valor monetário bruto de 102 €, resolvendo-se um problema de eliminação deste resíduo, com valorização energética simultaneamente.

Minimização de odores em contentores de resíduos sólidos

Mestrado em Engenharia Química

Diferenças entre bananas de cultivares Prata e Nanicão ao longo do amadurecimento: características físico-químicas e compostos voláteis

Bananas verdes [Nanicão (Musa sp., subgrupo Cavendish) e Prata (Musa sp., subgrupo Prata)] foram estudadas durante o seu amadurecimento. As propriedades físicas (firmeza), físico-químicas (pH, acidez total titulável e sólidos solúveis) e químicas (açúcares, compostos fenólicos e voláteis) foram analisadas e demonstraram diferenças significantes (p < 0,05) entre as bananas. A banana Prata apresentou valores mais altos de compostos fenólicos, sólidos solúveis, açúcares e firmeza do que a banana Nanicão. O método de coleta e análise dos compostos voláteis foram o headspace em dedo frio e a cromatografia gasosa. Os ésteres acetatos, butiratos, isobutiratos e isovaleratos foram predominantes. A banana Prata produziu maiores concentrações de voláteis do que a Nanicão, exceto para os acetatos. O comportamento das curvas de produção dos ésteres seguiu um aumento contínuo, até um pico, para em seguida apresentar uma diminuição no estágio de escurecimento das cascas dos frutos.

Implantação de um biorreator para estudo de resíduos sólidos urbanos : problemas, ajustes e soluções de laboratório

O presente trabalho foi desenvolvido para determinar os parâmetros de operação adequados de um biorreator, reator de aço inox com capacidade para 200 L, para tratamento de resíduos sólidos urbanos (RSU’s) por processo de digestão anaeróbia. Acelerando a degradação da matéria biodegradável presente no RSU, por meio do controle de parâmetros químic os e físicos, forneceu-se ao sistema condições para o desenvolvimento dos microrganismos necessários para a produção de gás (biogás) em um curto período de tempo. Foram realizados vários experimentos para determinação dos parâmetros mais adequados. Foram utilizadas três diferentes quantidades de resíduos de fácil biodegradabilidade (10, 20 e 30 kg) como frutas, verduras, legumes e cascas cortados em pedaços de 5 x 5 cm e acondicionados dentro do biorreator. Lodo anaeróbio granular foi utilizado como inóculo no sistema, e o restante do volume do biorreator foi preenchido com água destilada. O sistema foi tamponado com 3 g L-1 de bicarbonato de sódio (NaHCO3) e a temperatura do sistema foi mantida constante a 38ºC. O chorume gerado foi coletado no vaso coletor de chorume e recirculado para o topo do biorreator, o reciclo foi realizado diariamente a uma taxa de 2 L min-1. Para controle do sistema foram monitorados o pH , a temperatura, a demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio com incubação de 5 dias (DBO5), ácidos orgânicos voláteis (AOV’s) e oxigênio dissolvido (OD). No experimento realizado com 30 kg de resíduo orgânico, foram obtidos os resultados mais satisfatórios. Na partida do sistema o pH apresentou valor inicial de 6,99, aumentando para 7,37 no 2º dia de operação, mantendo o valor médio de 7,46 durante os 20 dias de operação. A DQO diminuiu de 5533 mg L-1 para 633 mg L-1 ao final da operação, resultando em uma demanda química de oxigênio removida (DQOR) igual a 4900 mg L-1. Os AOV’s apresentaram um aumento inicial de 86 mg L-1 para 129 mg L-1, e posterior diminuição até atingir a concentração final de 9 mg L-1. A diminuição ocorrida na DQO e nos AOV’s revelou o consumo da matéria orgânica presente no biorreator que resultou na produção total de 1352 L de gás.

Compostos voláteis da uvaia (Eugenia pyriformis cambess)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Determinação do perfil de compostos voláteis e avaliação do sabor e aroma de bebidas produzidas a partir da erva-mate (Ilex paraguariensis)

Volatile compounds from green and roasted yerba mate were analyzed by gas chromatography/mass spectrometry and the flavor profile from yerba mate beverages was determined by descriptive quantitative analyses. The main compounds tentatively identified in green mate were linalool, alpha-terpineol and trans-linalool oxide and in roasted mate were (E,Z)-2,4-heptadienal isomers and 5-methylfurfural. Green mate infusion was qualified as having bitter taste and aroma as well as green grass aroma while roasted mate was defined as having a smooth, slightly burnt aroma. The relationship between the tentatively identified compounds and flavor must be determined by olfatometric analysis.

Uso de perfis cromatográficos de voláteis de cafés arábicas torrados para a diferenciação das amostras segundo o sabor, o aroma e a qualidade global da bebida

In this work, the volatile chromatographic profiles of roasted Arabica coffees, previously analyzed for their sensorial attributes, were explored by principal component analysis. The volatile extraction technique used was the solid phase microextraction. The correlation optimized warping algorithm was used to align the gas chromatographic profiles. Fifty four compounds were found to be related to the sensorial attributes investigated. The volatiles pyrrole, 1-methyl-pyrrole, cyclopentanone, dihydro-2-methyl-3-furanone, furfural, 2-ethyl-5-methyl-pyrazine, 2-etenyl-n-methyl-pyrazine, 5-methyl-2-propionyl-furan compounds were important for the differentiation of coffee beverage according to the flavour, cleanliness and overall quality. Two figures of merit, sensitivity and specificity (or selectivity), were used to interpret the sensory attributes studied.

Contaminantes voláteis provenientes de embalagens plásticas: desenvolvimento e validação de métodos analíticos

Plastic packaging materials intended for use in food packaging is an area of great interest from the scientific and economic point of view due to the irreversible internationalization and globalization process of food products. Nevertheless, a debate related to food safety aspects has emerged within the scientific community. Therefore, the development of analytical methods that allow identifying and quantifying chemical substances of toxicological potential in the packaging is considered essential. This article focuses on the main analytical methods, including validation parameters, as well as extraction and quantification techniques for determination of volatile organic compounds from food packaging materials.

Técnica de bombeio e prova para medidas de absorção de estado excitado e de emissão estimulada, em materiais sólidos dopados com íons terras raras

Rare earth ion doped solid state materials are the most important active media of near-infrared and visible lasers and other photonic devices. In these ions, the occurrence of Excited State Absorptions (ESA), from long lived electronic levels, is commonplace. Since ESA can deeply affect the efficiencies of the rare earth emissions, evaluation of these transitions cross sections is of greatest importance in predicting the potential applications of a given material. In this paper a detailed description of the pump-probe technique for ESA measurements is presented, with a review of several examples of applications in Nd3+, Tm3+ and Er3+ doped materials.

Análise direta de sólidos por espectrometria de absorção atômica com atomização em forno de grafite: uma revisão

This is a review of direct analysis using solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry. Greater emphasis is dedicated to sample preparation, sample homogeneity, calibration and its application to microanalysis and micro-homogeneity studies. The main advantages and some difficulties related to the applicability of this technique are discussed. A literature search on the application of solid sampling graphite furnace atomic absorption spectrometry in trace element determination in many kinds of samples, including biological, clinical, technological and environmental ones, is also presented.

Aproximação numérica – analítica para a modelagem da conversão termoquímica de combustíveis sólidos

Um algoritmo numérico foi criado para apresentar a solução da conversão termoquímica de um combustível sólido. O mesmo foi criado de forma a ser flexível e dependente do mecanismo de reação a ser representado. Para tanto, um sistema das equações características desse tipo de problema foi resolvido através de um método iterativo unido a matemática simbólica. Em função de não linearidades nas equações e por se tratar de pequenas partículas, será aplicado o método de Newton para reduzir o sistema de equações diferenciais parciais (EDP’s) para um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDO’s). Tal processo redução é baseado na união desse método iterativo à diferenciação numérica, pois consegue incorporar nas EDO’s resultantes funções analíticas. O modelo reduzido será solucionado numericamente usando-se a técnica do gradiente bi-conjugado (BCG). Tal modelo promete ter taxa de convergência alta, se utilizando de um número baixo de iterações, além de apresentar alta velocidade na apresentação das soluções do novo sistema linear gerado. Além disso, o algoritmo se mostra independente do tamanho da malha constituidora. Para a validação, a massa normalizada será calculada e comparada com valores experimentais de termogravimetria encontrados na literatura, , e um teste com um mecanismo simplificado de reação será realizado.

Remoção de sólidos suspensos e totais em biofiltros operando com esgoto doméstico primário para reuso na agricultura

Este trabalho objetivou analisar a remoção de sólidos suspensos e totais em biofiltros, preenchidos com lixo compostado, bagaço de cana-de-açúcar e serragem de madeira, submetidos às taxas de aplicação do esgoto doméstico de 0,5, 1,0 e 1,5 m³ m-2 d-1, em Viçosa-MG. Para isso, foi montada uma bancada experimental, constituída de 27 biofiltros, em área experimental da Universidade Federal de Viçosa. As concentrações de sólidos suspensos e totais foram determinadas, mensalmente, durante período de 153 dias. O experimento foi montado no esquema de parcelas subsubdivididas, tendo, nas parcelas, as taxas de aplicação do esgoto doméstico; nas subparcelas, os tipos de material orgânico e, nas subsubparcelas, os períodos de avaliação, no delineamento em blocos casualizados, com três repetições. Os resultados indicaram que os biofiltros proporcionaram remoções de sólidos suspensos e totais de até 82 e 46%, no esgoto doméstico, após 153 dias de operação; a serragem de madeira foi o tipo de material orgânico filtrante com melhor desempenho no tratamento de esgoto doméstico; as aplicações de taxas de 0,5, 1,0 e 1,5 m³ m-2 d-1 de esgoto não apresentaram diferenças quanto à remoção de sólidos suspensos e totais; e a utilização de biofiltros minimiza a obstrução de emissores causada por sólidos suspensos, quando do aproveitamento agrícola de esgoto doméstico, por via do sistema de irrigação por gotejamento.