Pilhas de combustíveis microbianas utilizadas na produção de eletricidade a partir de rejeitos orgânicos: uma perspectiva de futuro

In this review is presented an innovative technology for use of animal and vegetable waste with high pollution levels in microbial fuel cell (MFC) as an alternative to waste remediation and simultaneously producing electricity and fertilizer for agriculture. A brief history of MFC, the studies about the electron transfer mechanisms, discussion of the biological nanowires in bacteria and the use of chemical mediators or carriers of electrons are explained. The factors influencing the performance of MFCs, the application in waste and sewage treatment and power generation are also discussed.

Série histórica da composição química de pilhas alcalinas e zinco-carbono fabricadas entre 1991 e 2009

Mn, Zn, Fe, Cd, Pb and Hg were determined in Zn-C and alkaline batteries manufactured along almost 20 years. After samples disassembly the electroactive components were treated with aqua regia in bath ice for 24 h. Metals were analyzed by ICP-OES. Zn and Mn amounts did not vary significantly. Fe amount decreased, specially after 2000. Hg, Cd and Pb amounts dramatically decreased along time, being virtually absent in alkaline batteries manufactured after 2005. Pb still remains in Zn-C samples. Scanning electron microscopy of batteries manufactured in 1997 and 1998 showed the presence of Bi, In and Cr in the plastic/paper anode-cathode separator.

Simulação do intemperismo natural de pilhas zinco-carbono e alcalinas

Spent alkaline and Zn-C batteries were placed in seawater, rainwater or landfill leachate at room temperature for up 30 days in order to simulate natural weathering. After the experiments pH and electrical conductivity of the liquid were measured. The precipitate formed and the filtrate were submitted to metal analysis by ICP-OES. Seawater is the most corrosive medium, followed by landfill leachate. Pb, Cd and Hg were mainly in the filtrate. Fe, Mn and Zn were generally dominant in the precipitate. Na and K account for the electrical conductivity and are good indicators of the corrosion stage of the batteries.

Construção de pilhas elétricas simples: Um experimento integrado de química e física

Neste artigo são descritas formas simples e de baixo custo de se montar pilhas, empregando-se placas de zinco, magnésio e cobre mergulhadas diretamente nas soluções eletrolíticas. Como soluções eletrolíticas podem ser empregadas suco de frutas cítricas, ou mesmo apenas água de torneira. A tensão e corrente produzidas pelas pilhas montadas são suficientes para acionar dispositivos com baixa demanda de potência, como relógios analógicos e digitais . Os experimentos podem ser explorados como simples demonstração de transformação de energia química em elétrica para alunos do nível fundamental, ou utilizados como práticas interdisciplinares de Física e Química para alunos mais avançados.

Uso de parcelas de areia para o monitoramento de impacto de estradas sobre a riqueza de espécies de mamíferos

O monitoramento de fauna é um procedimento essencial na determinação da eficiência de uma unidade de conservação. Os objetivos deste artigo foram avaliar o uso de parcelas de areia para registro de pegadas de mamíferos, para estimar a riqueza de espécies que utilizam habitats cortados por estradas, e analisar a aplicabilidade do método em um programa de monitoramento. Os levantamentos foram conduzidos no Parque Estadual do Rio Doce-MG, através do uso de duas grades de amostragem compostas por três transectos paralelos, a diferentes distâncias da estrada (12, 82 e 152 m), monitorados durante os meses de março a novembro de 2000. As estimativas de riqueza de espécie foram obtidas pelo programa EstimateS, e o programa MONITOR foi utilizado para calcular o poder da análise para estimar uma probabilidade de detecção (p=0,90) de um declínio (5%) do número de espécies às margens da estrada. As estimativas de riqueza de espécies para os transectos variaram entre 5,99 (DP 0,99) e 15,07 (DP 1,75). Os resultados indicam que um programa de monitoramento precisaria de três levantamentos por ano, durante quatro anos consecutivos, utilizando o mesmo protocolo de amostragem para detectar um declínio (5%) no número de espécies que utilizam a estrada, com probabilidade de 0,90. O uso de parcelas de areia é um método de fácil aplicação, que se mostrou adequado para estimar a riqueza de espécies de mamíferos, podendo contribuir com informações e previsões para o manejo e a conservação destas espécies.

Perfil ambiental qualitativo da extração de areia em cursos d'água

As atividades de extração de areia são de grande importância para o desenvolvimento social, mas igualmente responsáveis por impactos ambientais negativos, alguns inclusive irreversíveis. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo central avaliar qualitativamente os impactos ambientais decorrentes desse tipo de empreendimento. A identificação e caracterização qualitativa dos impactos ambientais foram feitas, utilizando-se o método do ";check-list";. Os resultados por meio do método do ";check-list"; possibilitaram identificar 49 impactos, sendo 36 negativos (73,47%) e 13 positivos (26,53%). A principal conclusão é a de que este estudo pode ser utilizado como referencial teórico para subsidiar o processo de licenciamento ambiental desse tipo de empreendimento.

Relevo e fertilidade do solo em diferentes estratos da cobertura vegetal na bacia hidrográfica da represa Vaca Brava, Areia, PB

Este trabalho foi realizado na Mesorregião do Agreste da Borborema, em uma área de 1.404 ha, correspondente à bacia hidrográfica da represa Vaca Brava, em Areia, PB. Para avaliar relevo e fertilidade do solo, 360 amostras simples de solo (0-20 cm) dessa bacia hidrográfica, representando combinações de quatro usos do solo e cinco posições no relevo, foram analisadas. As propriedades químicas estudadas foram: carbono, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio e pH. Com relação às propriedades físicas, avaliaram-se a granulometria e densidade do solo. Pela análise descritiva, constatou-se que os dados de densidade do solo e pH foram os que menos variaram, enquanto o fósforo, potássio e magnésio apresentaram as maiores variações. As propriedades químicas e físicas mostraram-se influenciadas pelo uso do solo, com aumento nos teores no sentido agriculturafloresta. Entretanto, em relação ao fósforo disponível, a variabilidade ocorreu no sentido contrário.

Características do resíduo de mineração de areia como componente de substratos para a produção de mudas de pupunheira (Bactris Gasipaes Kunth)

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar as características físicas, químicas e biológica do resíduo fino de mineração de areia como componente de substratos para a produção de mudas de pupunheira. Para isso, foram testados quatro substratos com as proporções de resíduo de mineração de areia:casca de arroz carbonizada (RA:CA): 1:0; 3:1; 1:1; 1:3, e comparados ao substrato testemunha: 3:1 (Latossolo Amarelo Podzólico álico:esterco de búfalo curtido). Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, com cinco repetições, com 10 mudas por parcela. As mudas de pupunheira foram produzidas em recipiente com capacidade para 1,1L, em ambiente protegido. Quando as mudas encontravam-se prontas para o transplantio, 210 dias após a repicagem, foram determinados diâmetro do coleto, altura da haste, número de folhas, massa seca da parte aérea e radicular. Concluiu-se que o resíduo de mineração de areia pode ter uso no sistema produtivo da pupunheira como componente de substrato para produção de mudas. Sua proporção máxima deve ser de 75% do volume do substrato, sempre agregado a outros materiais para que a composição final apresente densidade seca entre 500 e 800 kg.m-3.

Distribuição espacial das frações granulométricas argila e areia total em um Latossolo Vermelho-Amarelo

Este trabalho teve como objetivo estudar a variabilidade espacial das frações granulométricas argila e areia total de um Latossolo Vermelho-Amarelo cultivado com eucalipto. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-0,20 m e 0,20-0,40 m em uma malha amostral de 33 x 33 m, totalizando 94 pontos georreferenciados. Os dados foram submetidos à análise estatística descritiva, geoestatística e interpolação por krigagem e cokrigagem. Na cokrigagem, utilizaram-se valores da profundidade de 0-0,20 m para estimar valores de 0,20-0,40 m. Maior valor médio da fração argila foi encontrado na profundidade de 0,20-0,40 m e na areia total, na profundidade de 0-0,20 m. O modelo esférico ajustou-se aos dados nos métodos de krigagem e cokrigagem. Os maiores alcances de dependência espacial foram encontrados na profundidade de 0,20-0,40 m. Os erros médios encontrados nos dois métodos apresentaram valores próximos e negativos, indicando superestimação dos valores amostrais.

Filtros de areia aplicados à irrigação localizada: teoria e prática

A aplicação de filtros de areia em sistemas de irrigação localizada é recomendada quando a água possui contaminação orgânica e de algas. O correto dimensionamento e manutenção desses equipamentos são essenciais para garantir o controle efetivo da qualidade da água de irrigação, visando a reduzir a obstrução de emissores, a manter a uniformidade de aplicação de água e a evitar o aumento nos custos de operação do sistema. Apesar da existência de informações técnicas sobre o projeto, a operação e a manutenção desses filtros na literatura, elas estão dispersas e com detalhamento insuficiente para permitir otimização do dimensionamento da estrutura hidráulica e da escolha do meio poroso a ser utilizado. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é apresentar uma revisão de literatura, relacionando informações práticas com conhecimento científico existente, buscando induzir e ampliar as pesquisas sobre este tema e contribuir para que as funções operacionais estabelecidas para o equipamento sejam plenamente alcançadas. Espera-se, também, auxiliar na melhoria dos processos de filtração e de retrolavagem na irrigação agrícola e no desenvolvimento de procedimentos metodológicos de projeto e no uso racional desses dispositivos.

Pré-filtração em pedregulho e filtração lenta com areia, manta não tecida e carvão ativado para polimento de efluentes domésticos tratados em leitos cultivados

O presente trabalho teve como objetivo comparar sistemas de filtragem, composto de pré-filtro de pedregulho seguido de filtro lento com o meio filtrante areia e no topo manta sintética não tecida e pré-filtro de pedregulho seguido de filtro lento com meio filtrante areia e carvão ativado granular e no topo manta sintética não tecida, para polimento de efluentes domésticos tratados em leitos cultivados, visando à aplicação na fertirrigação. Na comparação dos sistemas de filtragem, avaliou-se a eficiência de remoção dos parâmetros: sólidos em suspensão, turbidez, cor aparente, demanda química de oxigênio, oxigênio dissolvido, ferro, manganês, coliformes totais e E. coli. Os dois sistemas operavam 24 horas por dia, com a mesma taxa de aplicação, tratando uma vazão total final de 1,5 m³ dia-1, sendo que a taxa de aplicação para a unidade de pré-filtração era, em média, de 8,4 m³ m-2 dia-1 e para cada uma das unidades de filtração lenta era, em media, de 2,7 m³ m-2 dia-1. As unidades de pré-filtração e filtração lenta mostraram-se eficientes na redução das concentrações de sólidos suspensos, turbidez, cor aparente e DQO, como polimento de esgotos domésticos previamente tratados. O uso de carvão ativado granular, em combinação com areia, proporcionou ao filtro lento maior eficiência na remoção de sólidos suspensos, cor, turbidez, coliformes totais e E. Coli., sem com isso aumentar a perda de carga inicial. Existe a possibilidade de utilização dos efluentes para a prática da fertirrigação, sendo necessário o processo de desinfecção ou não, dependendo da cultura e o sistema de irrigação utilizado.

Processo da retrolavagem em filtros de areia usados na irrigação localizada

O processo da retrolavagem consiste na passagem da água através do filtro em sentido contrário ao fluxo de filtragem com o objetivo de remover partículas orgânicas e inorgânicas retidas no meio filtrante. O projeto de filtros de areia com configurações ineficientes e a ocorrência de condições operacionais inadequadas contribuem para limitar o desempenho desse processo, causando deficiências na limpeza dos meios filtrantes e comprometendo o funcionamento dos sistemas de irrigação localizada. O objetivo do presente trabalho é proporcionar uma revisão sobre os conceitos associados ao processo da retrolavagem nos filtros de areia, relacionando informações existentes na literatura com experiências de laboratório. Foi gerado um texto básico com informações técnico-científicas sobre o tema, visando a criar um momento de reflexão sobre o processo de retrolavagem e a contribuir para a melhoria do desempenho desses equipamentos na irrigação localizada.

Contribuição da estrutura interna na perda de carga de filtros de areia utilizados na irrigação

A dinâmica de operação dos filtros de areia afeta o desempenho hidráulico do sistema de irrigação, elevando a perda de carga e alterando a altura manométrica total do sistema. Buscando entender parte dessa dinâmica, o objetivo deste trabalho foi determinar o efeito da estrutura interna de filtros de areia na perda de carga de três modelos de equipamentos fabricados no Brasil, sem a presença do elemento filtrante e utilizando água limpa. Adicionalmente, com o ajuste do modelo matemático exponencial aos dados experimentais, procurou-se estabelecer comparações entre os tipos de estrutura dos filtros avaliados. Os ensaios foram realizados em um módulo experimental construído no Laboratório de Hidráulica e Irrigação da FEAGRI/UNICAMP. Os resultados mostraram que a estrutura hidráulica interna dos filtros determinou comportamentos hidráulicos diferenciados e que os tipos de estruturas (placa difusora e drenos) alteraram o padrão de operação dos modelos ensaiados. A função matemática proposta representou, significativamente, o fenômeno físico de perda de carga para as condições do experimento.

Aplicação de túnel de vento na avaliação de linhas de fluxo geradas por crepinas de filtros de areia

Visando à obtenção de informações técnicas que auxiliem aprimorar a eficiência hidráulica de filtros de areia nos processos de filtragem e retrolavagem, buscou-se avaliar o potencial de utilização de uma bancada didática de túnel de vento como método de visualização e caracterização das linhas de fluxo geradas pela interação da geometria de um modelo de dreno (crepina) com diferentes velocidades de escoamento. Os ensaios foram realizados, instalando-se um modelo comercial de dreno, do tipo cilíndrico, em um módulo experimental construído para ser acoplado a um túnel de vento vertical. Simularam-se as três vazões de escoamento de ar fornecidas pelo módulo, obtendo-se registros fotográficos com uma câmara de alta velocidade, cujas imagens foram tratadas para destacar a disposição das linhas de fluxo e os caminhos preferenciais de escoamento para os sentidos de escoamento de filtragem e retrolavagem. Correlacionou-se, por similitude, o intervalo de operação do túnel de vento com valores de vazão praticados em processos de filtração com água, em filtros de areia comerciais, com 40; 60 e 100 cm de diâmetro. Os resultados obtidos validaram a metodologia proposta, permitindo analisar o efeito da geometria da crepina nas linhas de fluxo experimentais, tanto no modo de filtragem quanto no de retrolavagem.

Efeito das dimensões da placa difusora no comportamento hidráulico de um modelo comercial de filtro de areia

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da mudança da forma e das dimensões da placa difusora de um filtro de areia comercial sobre a perda de carga gerada pelo equipamento, quando submetido ao escoamento no sentido de filtração, sob as condições de filtro vazio e na presença da camada filtrante. Comparou-se o comportamento hidráulico da placa difusora original do equipamento com placas do tipo plano, com bordas com diferentes dimensões. Os ensaios foram conduzidos em um módulo experimental construído no Laboratório de Hidráulica e Irrigação da FEAGRI/UNICAMP, utilizando quatro combinações de dimensões de placa difusora e para taxas de filtração com valores de 40; 60; 80 e 100 m³ h-1 m-2. Os resultados mostraram que as placas difusoras propostas não modificaram estatisticamente os valores de perda de carga na faixa recomendada de operação de filtros de areia (até 60 m³ m-2 h-1), mas proporcionaram menores deformações na camada superficial de areia, fato que contribui para a diminuição dos caminhos preferenciais da água, podendo melhorar a eficiência de remoção do equipamento. A pesquisa demonstrou a existência de interação entre o modelo de placa difusora utilizada em filtros de areia e o revolvimento da superfície da camada de areia.