Water quality assessment in piracicamirim creek upstream and downstream a sugar and ethanol industry through toxicity tests with cladocerans

An environmental impact study was conducted to determine the Piracicamirim's creek water quality in order to assess the influence of effluents from a sugar industry in this water body. For this, toxicity tests were performed with a water sample upstream and downstream the industry using the microcrustaceans Daphnia magna, Ceriodaphnia dubia and Ceriodaphnia silvestrii as test organisms, as well as physical and chemical analysis of water. Results showed that physical and chemical parameters did not change during the sampling period, except for the dissolved oxygen. No toxicity was observed for D. magna and reproduction of C. dubia and C. silvestrii in both sampling points. Thus, the industry was not negatively impacting the quality of this water body.

Environmental assessment of residues generated after consecutive acid-base pretreatment of sugarcane bagasse by advanced oxidative process

Abstract Background Biofuels produced from sugarcane bagasse (SB) have shown promising results as a suitable alternative of gasoline. Biofuels provide unique, strategic, environmental and socio-economic benefits. However, production of biofuels from SB has negative impact on environment due to the use of harsh chemicals during pretreatment. Consecutive sulfuric acid-sodium hydroxide pretreatment of SB is an effective process which eventually ameliorates the accessibility of cellulase towards cellulose for the sugars production. Alkaline hydrolysate of SB is black liquor containing high amount of dissolved lignin. Results This work evaluates the environmental impact of residues generated during the consecutive acid-base pretreatment of SB. Advanced oxidative process (AOP) was used based on photo-Fenton reaction mechanism (Fenton Reagent/UV). Experiments were performed in batch mode following factorial design L9 (Taguchi orthogonal array design of experiments), considering the three operation variables: temperature (°C), pH, Fenton Reagent (Fe2+/H2O2) + ultraviolet. Reduction of total phenolics (TP) and total organic carbon (TOC) were responsive variables. Among the tested conditions, experiment 7 (temperature, 35°C; pH, 2.5; Fenton reagent, 144 ml H2O2+153 ml Fe2+; UV, 16W) revealed the maximum reduction in TP (98.65%) and TOC (95.73%). Parameters such as chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD), BOD/COD ratio, color intensity and turbidity also showed a significant change in AOP mediated lignin solution than the native alkaline hydrolysate. Conclusion AOP based on Fenton Reagent/UV reaction mechanism showed efficient removal of TP and TOC from sugarcane bagasse alkaline hydrolysate (lignin solution). To the best of our knowledge, this is the first report on statistical optimization of the removal of TP and TOC from sugarcane bagasse alkaline hydrolysate employing Fenton reagent mediated AOP process.

Halogenated aliphatic and aromatic aerobic biodegradation via direct metabolism and cometabolism: batch and continuous tests

In this thesis the application of biotechnological processes based on microbial metabolic degradation of halogenated compound has been investigated. Several studies showed that most of these pollutants can be biodegraded by single bacterial strains or mixed microbial population via aerobic direct metabolism or cometabolism using as a growth substrates aromatic or aliphatic hydrocarbons. The enhancement of two specific processes has been here object of study in relation with its own respective scenario described as follow: 1st) the bioremediation via aerobic cometabolism of soil contaminated by a high chlorinated compound using a mixed microbial population and the selection and isolation of consortium specific for the compound. 2nd) the implementation of a treatment technology based on direct metabolism of two pure strains at the exact point source of emission, preventing dilution and contamination of large volumes of waste fluids polluted by several halogenated compound minimizing the environmental impact. In order to verify the effect of these two new biotechnological application to remove halogenated compound and purpose them as a more efficient alternative continuous and batch tests have been set up in the experimental part of this thesis. Results obtained from the continuous tests in the second scenario have been supported by microbial analysis via Fluorescence in situ Hybridisation (FISH) and by a mathematical model of the system. The results showed that both process in its own respective scenario offer an effective solutions for the biological treatment of chlorinate compound pollution.

Analisi e valutazione delle performance acustiche degli aeromobili nella fase di atterraggio

Nella tesi si analizzano le principali fonti del rumore aeronautico, lo stato dell'arte dal punto di vista normativo, tecnologico e procedurale. Si analizza lo stato dell'arte anche riguardo alla classificazione degli aeromobili, proponendo un nuovo indice prestazionale in alternativa a quello indicato dalla metodologia di certificazione (AC36-ICAO) Allo scopo di diminuire l'impatto acustico degli aeromobili in fase di atterraggio, si analizzano col programma INM i benefici di procedure CDA a 3° rispetto alle procedure tradizionali e, di seguito di procedure CDA ad angoli maggiori in termini di riduzione di lunghezza e di area delle isofoniche SEL85, SEL80 e SEL75.

Impatto ambientale dei rifiuti e degli sprechi agroalimentari in Europa e in Italia

Nonostante il fatto che una gran parte del mondo viva ancora oggi a livelli di sussistenza, i dati in nostro possesso ci indicano che le attività umane stanno esaurendo le risorse ambientali del pianeta. La causa di questo eccessivo sfruttamento delle risorse è da ricercare nei pattern non sostenibili di produzione e consumo dei paesi sviluppati. La preoccupazione per le conseguenze sull'ambiente e la lotta al cambiamento climatico hanno posto le politiche ambientali al centro dell'attenzione internazionale. Il Protocollo di Kyoto e la Commissione Europea hanno stabilito degli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra, rispettivamente del 12% entro il 2012 e del 20% entro il 2020. All'interno del Protocollo di Kyoto l'obiettivo per l'Italia è ridurre del 6,5% le emissioni di gas serra nazionali rispetto al 1990. Le politiche mirate alla riduzione delle emissioni di gas serra hanno in genere come obiettivo gli impianti energetici e i trasporti. Poca attenzione viene data alla filiera agroalimentare pur sapendo che l'agricoltura ha un forte impatto sull'ambiente e recenti studi stimano che circa il 50% del cibo prodotto viene perso o buttato via dalla produzione al consumo. Alla luce di questi dati, il mio lavoro di tesi ha avuto come obiettivo quello di quantificare i rifiuti e gli sprechi agroalimentari in Europa e in Italia e stimare l'impatto ambientale associato. I dati raccolti in questa tesi mettono in evidenza l'importanza di migliorare l'efficienza della filiera agroalimentare per ridurre l'impatto ambientale nazionale e rispettare gli accordi internazionali sulla lotta ai cambiamenti climatici.

A regional environmental accounting matrix and integrated environmental economic analyses to support regional planning

This research deals with the deepening and use of an environmental accounting matrix in Emilia-Romagna, RAMEA air emissions (regional NAMEA), carried out by the Regional Environment Agency (Arpa) in an European project. After a depiction of the international context regarding the widespread needing to integrate economic indicators and go beyond conventional reporting system, this study explains the structure, update and development of the tool. The overall aim is to outline the matrix for environmental assessments of regional plans, draw up sustainable reports and monitor effects of regional policies in a sustainable development perspective. The work focused on an application of a Shift-Share model, on the integration with eco-taxes, industrial waste production, energy consumptions, on applications of the extended RAMEA as a policy tool, following Eurostat guidelines. The common thread is the eco-efficiency (economic-environmental efficiency) index. The first part, in English, treats the methodology used to build a more complete tool; in the second part RAMEA has been applied on two regional case studies, in Italian, to support decision makers regarding Strategic Environmental Assessments’ processes (2001/42/EC). The aim is to support an evidence-based policy making by integrating sustainable development concerns at all levels. The first case study regards integrated environmental-economic analyses in support to the SEA of the Regional Waste management plan. For the industrial waste production an extended and updated RAMEA has been developed as a useful policy tool, to help in analysing and monitoring the state of environmental-economic performances. The second case study deals with the environmental report for the SEA of the Regional Program concerning productive activities. RAMEA has been applied aiming to an integrated environmental-economic analysis of the context, to investigate the performances of the regional production chains and to depict and monitor the area where the program should be carried out, from an integrated environmental-economic perspective.

Analisi e ottimizzazione del servizio di raccolta e trasporto dei rifiuti anche in relazione alle tematiche ambientali: un'applicazione alla rete urbana di Bologna

Questo studio, che è stato realizzato in collaborazione con Hera, è un'analisi della gestione dei rifiuti a Bologna. La ricerca è stata effettuata su diversi livelli: un livello strategico il cui scopo è quello di identificare nuovi metodi per la raccolta dei rifiuti in funzione delle caratteristiche del territorio della città, un livello analitico che riguarda il miglioramento delle applicazioni informatiche di supporto, e livello ambientale che riguarda il calcolo delle emissioni in atmosfera di veicoli adibiti alla raccolta e al trasporto dei rifiuti. innanzitutto è stato necessario studiare Bologna e lo stato attuale dei servizi di raccolta dei rifiuti. È incrociando questi componenti che in questi ultimi tre anni sono state effettuate modifiche nel settore della gestione dei rifiuti. I capitoli seguenti sono inerenti le applicazioni informatiche a sostegno di tali attività: Siget e Optit. Siget è il programma di gestione del servizio, che attualmente viene utilizzato per tutte le attività connesse alla raccolta di rifiuti. È un programma costituito da moduli diversi, ma di sola la gestione dati. la sperimentazione con Optit ha aggiunto alla gestione dei dati la possibilità di avere tali dati in cartografia e di associare un algoritmo di routing. I dati archiviati in Siget hanno rappresentato il punto di partenza, l'input, e il raggiungimento di tutti punti raccolta l'obiettivo finale. L'ultimo capitolo è relativo allo studio dell'impatto ambientale di questi percorsi di raccolta dei rifiuti. Tale analisi, basata sulla valutazione empirica e sull'implementazione in Excel delle formule del Corinair mostra la fotografia del servizio nel 2010. Su questo aspetto Optit ha fornito il suo valore aggiunto, implementando nell'algoritmo anche le formule per il calcolo delle emissioni.

Caratterizzazione avanzata in laboratorio di materie prime secondarie rigenerate o stabilizzate con emulsione di bitume e leganti cementizi

Il recupero dei materiali di scarto è un aspetto di grande attualità in campo stradale, così come negli altri ambiti dell’ingegneria civile. L’attenzione della ricerca e degli esperti del settore è rivolta all’affinamento di tecniche di riciclaggio che riducano l’impatto ambientale senza compromettere le prestazioni meccaniche finali. Tali indagini cercano di far corrispondere le necessità di smaltimento dei rifiuti con quelle dell’industria infrastrutturale, legate al reperimento di materiali da costruzione tecnicamente idonei ed economicamente vantaggiosi. Attualmente sono già diversi i tipi di prodotti rigenerati e riutilizzati nella realizzazione delle pavimentazioni stradali e numerosi sono anche quelli di nuova introduzione in fase di sperimentazione. In particolare, accanto ai materiali derivanti dalle operazioni di recupero della rete viaria, è opportuno considerare anche quelli provenienti dall’esercizio delle attività di trasporto, il quale comporta ogni anno il raggiungimento della fine della vita utile per centinaia di migliaia di tonnellate di pneumatici di gomma. L’obiettivo della presente analisi sperimentale è quello di fornire indicazioni e informazioni in merito alla tecnica di riciclaggio a freddo con emulsione bituminosa e cemento, valutando la possibilità di applicazione di tale metodologia in combinazione con il polverino di gomma, ottenuto dal recupero degli pneumatici fuori uso (PFU). La ricerca si distingue per una duplice valenza: la prima è quella di promuovere ulteriormente la tecnica di riciclaggio a freddo, che si sta imponendo per i suoi numerosi vantaggi economici ed ambientali, legati soprattutto alla temperatura d’esercizio; la seconda è quella di sperimentare l’utilizzo del polverino di gomma, nelle due forme di granulazione tradizionale e criogenica, additivato a miscele costituite interamente da materiale proveniente da scarifica di pavimentazioni esistenti e stabilizzate con diverse percentuali di emulsione di bitume e di legante cementizio.

Alla ricerca della sostenibilità: lo sviluppo dell'agricoltura dall'Unità d'Italia alla Green Economy

L’elaborato finale presentato per la tesi di Dottorato analizza e riconduce a unitarietà, per quanto possibile, alcune delle attività di ricerca da me svolte durante questi tre anni, il cui filo conduttore è l'impatto ambientale delle attività umane e la promozione dello sviluppo sostenibile. Il mio filone di ricerca è stato improntato, dal punto di vista di politica economica, sull'analisi storica dello sviluppo del settore agricolo dall'Unità d'Italia ai giorni nostri e dei cambiamenti avvenuti in contemporanea nel contesto socio-economico e territoriale nazionale, facendo particolare riferimento alle tematiche legate ai consumi e alla dipendenza energetica ed all'impatto ambientale. Parte della mia ricerca è stata, infatti, incentrata sull'analisi dello sviluppo della Green Economy, in particolare per quanto riguarda il settore agroalimentare e la produzione di fonti di energia rinnovabile. Enfasi viene posta sia sulle politiche implementate a livello comunitario e nazionale, sia sul cambiamento dei consumi, in particolare per quanto riguarda gli acquisti di prodotti biologici. La Green Economy è vista come fattore di sviluppo e opportunità per uscire dall'attuale contesto di crisi economico-finanziaria. Crisi, che è strutturale e di carattere duraturo, affiancata da una crescente problematica ambientale dovuta all'attuale modello produttivo, fortemente dipendente dai combustibili fossili. Difatti la necessità di cambiare paradigma produttivo promuovendo la sostenibilità è visto anche in ottica di mitigazione del cambiamento climatico e dei suoi impatti socio-economici particolare dal punto di vista dei disastri ambientali. Questo punto è analizzato anche in termini di sicurezza internazionale e di emergenza umanitaria, con riferimento al possibile utilizzo da parte delle organizzazioni di intervento nei contesti di emergenza di tecnologie alimentate da energia rinnovabile. Dando così una risposta Green ad una problematica esacerbata dall'impatto dello sviluppo delle attività umane.

Sistemi tecnologici innovativi di involucro per il recupero del patrimonio edilizio recente. L'edilizia scolastica nel Comune di Bologna

La ricerca è volta a presentare un nuovo approccio integrato, a supporto di operatori e progettisti, per la gestione dell’intero processo progettuale di interventi di riqualificazione energetica e architettonica del patrimonio edilizio recente, mediante l’impiego di soluzioni tecnologiche innovative di involucro edilizio. Lo studio richiede necessariamente l’acquisizione di un repertorio selezionato di sistemi costruttivi di involucro, come base di partenza per l’elaborazione di soluzioni progettuali di recupero delle scuole appartenenti al secondo dopoguerra, in conglomerato cementizio armato, prevalentemente prefabbricate. Il progetto individua procedimenti costruttivi ecocompatibili per la progettazione di componenti prefabbricati di involucro “attivo”, adattabile ed efficiente, da assemblare a secco, nel rispetto dei requisiti prestazionali richiesti dalle attuali normative. La ricerca è finalizzata alla gestione dell’intero processo, supportato da sistemi di rilevazione geometrica, collegati a software di programmazione parametrica per la modellazione di superfici adattabili alla morfologia dei fabbricati oggetto di intervento. Tali strumenti informatizzati CAD-CAM sono connessi a macchine a controllo numerico CNC per la produzione industrializzata degli elementi costruttivi “su misura”. A titolo esemplificativo dell’approccio innovativo proposto, si formulano due possibili soluzioni di involucro in linea con i paradigmi della ricerca, nel rispetto dei principi di sostenibilità, intesa come modularità, rapidità di posa, reversibilità, recupero e riciclo di materiali. In particolare, le soluzioni innovative sono accomunate dall’applicazione di una tecnica basata sull’assemblaggio di elementi prefabbricati, dall’adozione di una trama esagonale per la tassellazione della nuova superficie di facciata, e dall’utilizzo del medesimo materiale termico isolante, plastico e inorganico, riciclato ed ecosostenibile, a basso impatto ambientale (AAM - Alkali Activated Materials). Le soluzioni progettuali proposte, sviluppate presso le due sedi coinvolte nella cotutela (Università di Bologna, Université Paris-Est) sono affrontate secondo un protocollo scientifico che prevede: progettazione del sistema costruttivo, analisi meccanica e termica, sperimentazione costruttiva, verifica delle tecniche di messa in opera e dei requisiti prestazionali.

The applicability of non-local LCI data for LCA

This study evaluated how applicable European Life Cycle Inventory (LCI) data are to assessing the environmental impacts of the life cycle of Brazilian triple superphosphate (TSP). The LCI data used for the comparison were local Brazilian LCI data, European LCI data in its original version from the ecoinvent database and a modified version of the European LCI data, which had been adapted to better account for the Brazilian situation. We compared the three established datasets at the level of the inventory as well as for their environmental impacts, i.e. at the level of Life Cycle Environmental Assessment (LCIA). The analysis showed that the European LCIs (both the original and the modified ones) considered a broader spectrum of background processes and environmental flows (inputs and outputs). Nevertheless, TSP production had in all three cases similar values for the consumption of the main raw materials. The LCIA results obtained for the datasets showed important differences as well. Therefore we concluded that the European data in general lead to much higher environmental impacts than the Brazilian data. The differences between the LCIA results obtained with the Brazilian and the European data can be basically explained by the methodological differences underlying the data. The small differences at the LCI level for selected inputs and outputs between the Brazilian and the European LCIs from ecoinvent indicate that the latter can be regarded as applicable for characterizing the Brazilian TSP.

Mainstreaming a Decade's Experiences in Watershed Management to Meet the Challenges of Environmental Change in the Hindu Kush-Himalayas

Like other mountain areas in the world, the Hindu Kush-Himalayan (HKH) region is particularly vulnerable to climate change. Ongoing climate change processes are projected to have a high impact on the HKH region, and accelerated warming has been reported in the Himalayas. These climate change impacts will be superimposed on a variety of other environmental and social stresses, adding to the complexity of the issues. The sustainable use of natural resources is crucial to the long-term stability of the fragile mountain ecosystems in the HKH and to sustain the socio-ecological resilience that forms the basis of sustainable livelihoods in the region. In order to be prepared for these challenges, it is important to take stock of previous research. The ‘People and Resource Dynamics Project’ (PARDYP), implemented by International Centre for Integrated Mountain Development (ICIMOD), provides a variety of participatory options for sustainable land management in the HKH region. The PARDYD project was a research for development project that operated in five middle mountain watersheds across the HKH – two in Nepal and one each in China, India, and Pakistan. The project ran from 1996 to 2006 and focused on addressing the marginalisation of mountain farmers, the use and availability of water, issues relating to land and forest degradation and declining soil fertility, the speed of regeneration of degraded land, and the ability of the natural environment to support the growing needs of the region’s increasing population. A key learning from the project was that the opinion of land users is crucial to the acceptance (and, therefore, successful application) of new technologies and approaches. A major challenge at the end of every project is to promote knowledge sharing and encourage the cross-fertilization of ideas (e.g., in the case of PARDYP, with other middle mountain inhabitants and practitioners in the region) and to share lessons learned with a wider audience. This paper will highlight how the PARDYP findings, including ways of addressing soil fertility and water scarcity, have been mainstreamed in the HKH region through capacity building (international, regional, and national training courses), networking, and the provision of backstopping services. In addition, in view of the challenges in watershed management in the HKH connected to environmental change, the lessons learned from the PARDYP are now being used by ICMOD to define and package climate change proof technology options to address climate change adaptation.

Runoff Water Quality and Pollutant Mass Loads From Extensive Green Roofs

Green roof mitigation of volume and peak flow-rate of stormwater runoff has been studied extensively. However, due to the common practice of green roof fertilization, there is the potential for introduction of nutrients into local bodies of water. Therefore, this study compares green roof runoff quality with the water quality of precipitation and runoff from a bare shingle roof. The runoff from a demonstration-scale extensive green roof was analyzed during the summer of 2011 for its effect on runoff volume and analyzed during eleven storm events in the fall and winter for concentrations of copper, cadmium, zinc, lead, nitrogen species, total nitrogen, total organic carbon, sulfate, orthophosphate, and other monovalent and divalent ions. The green roof reduced the overall volume of runoff and served as a sink for NO3 - and NH4 +. However, the green roof was also a source for the pollutants PO4 3-, SO4 2-, TOC, cations, and total nitrogen. Metals such as zinc and lead showed trends of higher mass loads in the bare roof runoff than in precipitation and green roof runoff, although results were not statistically significant. The green roof also showed trends, although also not statistically significant, of retaining cadmium and copper. With the green roof serving as a source of phosphorous species and a sink for nitrogen species, and appearing to a retain metals and total volume, the life cycle impact analysis shows minimum impacts from the green roof, when compared with precipitation and bare roof runoff, in all but fresh water eutrophication. Therefore, the best environments to install a green roof may be in coastal environments.

Reflection, refraction, and rejection : copper smelting heritage and the execution of environmental policy

This dissertation examines the global technological and environmental history of copper smelting and the conflict that developed between historic preservation and environmental remediation at major copper smelting sites in the United States after their productive periods ended. Part I of the dissertation is a synthetic overview of the history of copper smelting and its environmental impact. After reviewing the basic metallurgy of copper ores, the dissertation contains successive chapters on the history of copper smelting to 1640, culminating in the so-called German, or Continental, processing system; on the emergence of the rival Welsh system during the British industrial revolution; and on the growth of American dominance in copper production the late 19th and early 20th centuries. The latter chapter focuses, in particular, on three of the most important early American copper districts: Michigan’s Keweenaw Peninsula, Tennessee’s Copper Basin, and Butte-Anaconda, Montana. As these three districts went into decline and ultimately out of production, they left a rich industrial heritage and significant waste and pollution problems generated by increasingly more sophisticated technologies capable of commercially processing steadily growing volumes of decreasingly rich ores. Part II of the dissertation looks at the conflict between historic preservation and environmental remediation that emerged locally and nationally in copper districts as they went into decline and eventually ceased production. Locally, former copper mining communities often split between those who wished to commemorate a region’s past importance and develop heritage tourism, and local developers who wished to clear up and clean out old industrial sites for other purposes. Nationally, Congress passed laws in the 1960s and 1970s mandating the preservation of historical resources (National Historic Preservation Act) and laws mandating the cleanup of contaminated landscapes (CERCLA, or Superfund), objectives sometimes in conflict – especially in the case of copper smelting sites. The dissertation devotes individual chapters to the conflicts that developed between environmental remediation, particularly involving the Environmental Protection Agency and the heritage movement in the Tennessee, Montana, and Michigan copper districts. A concluding chapter provides a broad model to illustrate the relationship between industrial decline, federal environmental remediation activities, and the growth of heritage consciousness in former copper mining and smelting areas, analyzes why the outcome varied in the three areas, and suggests methods for dealing with heritage-remediation issues to minimize conflict and maximize heritage preservation.