Dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por cianobactéria integrado a biorrefinarias agroindustriais

O objetivo desta tese foi avaliar a dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli visando avaliar a perspectiva de implementação de uma biorrefinaria microalgal. Desta forma, foi avaliado o comportamento do micro-organismo em estudo no cultivo heterotrófico, utilizando como meio de cultivo o efluente de laticínios. O trabalho foi desenvolvido em 3 etapas. Em um primeiro momento foi avaliada a influência da temperatura (20 e 30°C) e os valores máximos e mínimos de nutrientes, em especial do fósforo dissolvido reativo (PDR), disponíveis no efluente de laticínio, na remoção de nutrientes. Os resultados demonstraram que a concentração inicial de fósforo dissolvido e a temperatura exerceram influência no crescimento celular e na eficiência de remoção de nutrientes. Em termos de otimização de processo os cultivos conduzidos a 20°C e maiores concentrações de PDR (5,5 mg.L-1 ) no efluente de laticínio, foram os mais eficientes na conversão de poluentes em biomassa e remoção de nutrientes. A segunda etapa foi desenvolvida com o objetivo de avaliar a dinâmica de distribuição de fósforo na fase líquida e sólida do reator heterotrófico, quando o efluente de laticínio foi tratado pela Aphanothece microscopica Nägeli, a 20°C e nas máximas concentrações de fósforo dissolvido encontradas no efluente. Foi demonstrado que as formas fosforadas na fase líquida do reator se caracterizam pela predominância da fração dissolvida em comparação à particulada e por apresentar como fração predominante a de fósforo orgânico. No que se refere à fase sólida, ficou demonstrado que a Aphanothece microscopica Nägeli, quando cultivada heterotroficamente apresenta 3,8 vezes mais fósforo que o requerido para o crescimento celular. Ficando demonstrado ainda que a remoção biológica de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli pode resultar em substanciais aportes financeiros para as estações de tratamento de efluentes. Uma terceira etapa foi desenvolvida, a qual teve como objetivo avaliar a estimativa de produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, a partir do efluente de laticínio, bem como o efeito da redução de temperatura de cultivo no teor de lipídios , no momento em que é obtida a máxima concentração deste componente celular, nas condições otimizadas.Foi obtido na fase logarítmica de crescimento, concentrações de 41,8 % de proteinas, carboidratos 28,5 %, lipídios 10,4 % e minerais 10,8 %. O maior teor de lipídio registrado a 20°C correspondeu a biomassa analisada na fase logarítmica.Com a redução da temperatura para 5°C por um período de 30 h é possível obter concentrações de lipídios 2,4 vezes superior ao registrado na fase logarítmica a 20 °C. No entanto, não foram indicadas diferenças significativas (p≤0,05) em função da temperatura entre as concentrações de lipídios obtidas para a biomassa a 10°C em 40 h. O perfil de ácidos graxos da biomassa gerada a 20°C, apresentou como ácidos graxos majoritários, os ácidos graxos: palmítico, oléico, γ-linolênico, palmitoleico e esteárico, resultando um aumento na concentração de ácidos graxos saturados as espensa dos insaturados, quando a temperatura é reduzida. Em paralelo,um reator heterotrófico descontinuo foi definido, ficando demonstrado que a extrapolação da operação em batelada para contínua requer um biorreator heterotrófico com volume útil de trabalho de 240,51 m 3 , permitindo tratar 950 m3 diários de efluente, gerando 11,8 kg.d-1 de biomassa útil para produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, visando à simultânea remoção de matéria orgânica, nitrogênio total e fósforo total, gerando insumos que podem suportar a implementação de uma biorrefinaria microalgal.

Obtenção e caracterização de nanopartículas de argilominerais

Natural nanoclays are of great interest particularly for the production of polymer-based nanocomposites. In this work, kaolinite clays from two natural deposits in the State of the Rio Grande do Norte and Paraiba were purified with thermal treatment and chemical treatments, and characterized. Front to the gotten data, had been proposals methodologies for elimination or reduction of coarse particle texts, oxide of iron and organic substance. These methodologies had consisted of the combination of operations with thermal treatments, carried through in electric oven, and acid chemical attacks with and hydrogen peroxide. The Analyzers Thermogravimetric was used to examine the thermal stability of the nanoclays. The analysis indicated weight losses at temperatures under 110 ºC and over the temperature range of 350 to 550 ºC. Based on the thermal analysis data, the samples were submitted to a thermal treatment at 500 °C, for 8 h, to remove organic components. The X-ray diffraction patterns indicated that thermal treatment under 500 °C affect the basic structure of kaolinite. The BET surface area measurements ranged from 32 to 38 m2/g for clay samples with thermal treatment and from 36 to 53 m2/g for chemically treated samples. Thus, although the thermal treatment increased the surface area, through the removal of organic components, the effect was not significant and chemical treatment is more efficient, not affect the basic structure of kaolinite, to improve particle dispersion. SEM analysis confirms that the clay is agglomerated forming micron-size particles

Remoção de metais pesados em efluentes sintéticos utilizando vermiculita como adsorvente

Heavy metals are used in many industrial processestheirs discard can harm fel effects to the environment, becoming a serious problem. Many methods used for wastewater treatment have been reported in the literature, but many of them have high cost and low efficiency. The adsorption process has been used as effective for the metal remoal ions. This paper presents studies to evaluate the adsorption capacity of vermiculite as adsorbent for the heavy metals removal in a synthetic solution. The mineral vermiculite was characterized by differents techniques: specific surface area analysis by BET method, X-ray diffraction, raiosX fluorescence, spectroscopy in the infraredd region of, laser particle size analysis and specific gravity. The physical characteristics of the material presented was appropriate for the study of adsorption. The adsorption experiments weredriveal finite bath metod in synthetic solutions of copper, nickel, cadmium, lead and zinc. The results showed that the vermiculite has a high potential for adsorption, removing about 100% of ions and with removal capacity values about 85 ppm of metal in solution, 8.09 mg / g for cadmium, 8.39 mg/g for copper, 8.40 mg/g for lead, 8.26 mg/g for zinc and 8.38 mg/g of nickel. The experimental data fit in the Langmuir and Freundlich models. The kinetic datas showed a good correlation with the pseudo-second order model. It was conducteas a competition study among the metals using vermiculiti a adsorbent. Results showed that the presence of various metals in solution does not influence their removal at low concentrations, removing approximat wasely 100 % of all metals present in solutions

Adsorção do corante reativo laranja 16 de soluções aquosas por zeólita sintética

Coal fly ash, a waste generated in a coal-fired electric power plant, was used to synthesize zeolite by hydrothermal treatment with NaOH solution. This zeolite was used as adsorbent to investigate the adsorption kinetics and isotherm parameters of the reactive orange 16 (RO16) dye from aqueous solutions at different concentrations (1.3-15.4 mg L-1). Three kinetic models, the pseudo-first-order, second-order, and intraparticle diffusion were used to predict the adsorption rate constants. The kinetics of adsorption of the RO16 dye followed pseudo-second-order kinetics. The adsorption isotherm data were closely fitted to the Langmuir equation. Keywords: coal fly ash; zeolite; reactive dye adsorption.

Adsorção do corante Reativo Azul 19 em solução aquosa por lama vermelha tratada quimicamente com peróxido de hidrogênio

Adsorption of Reactive Blue 19 dye onto activated red mud was investigated. Red mud was treated with hydrogen peroxide (LVQ) and heated at both 400 ºC (LVQ400) and 500 ºC (LVQ500). These samples were characterized by pH, specific surface area, point of zero charge and mineralogical composition. Adsorption was found to be significantly dependent on solution pH, with acidic conditions proving to be the most favorable. The adsorption followed pseudo-second-order kinetics. The Langmuir isotherm was the most appropriate to describe the phenomenon of dye removal using LVQ, LVQ400 and LVQ500, with maximum adsorption capacity of 384.62, 357.14 and 454.54 mg g-1, respectively.

Adsorção do corante reativo azul 19 em solução aquosa por lama vermelha tratada quimicamente com peró:xido de hidrogênio

Adsorption of Reactive Blue 19 dye onto activated red mud was investigated. Red mud was treated with hydrogen peroxide (LVQ) and heated at both 400 °C (LVQ400) and 500 °C (LVQ500). These samples were characterized by pH, specific surface area, point of zero charge and mineralogical composition. Adsorption was found to be significantly dependent on solution pH, with acidic conditions proving to be the most favorable. The adsorption followed pseudo-second-order kinetics. The Langmuir isotherm was the most appropriate to describe the phenomenon of dye removal using LVQ, LVQ400 and LVQ500, with maximum adsorption capacity of 384.62, 357.14 and 454.54 mg g-1, respectively.

Estudo da adsorção do corante reativo blue 19 por lama vermelha ativada por tratamento químico e térmico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da interação biosortiva entre o corante reativo procion blue MXG e as linhagens CCB 004, CCB 010 e CCB 650 de Pleurotus ostreatus paramorfogênico

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

Adsorção-fotodegradação do herbicida paraquate em água pela argila Na-Bentonita e por novos materiais TiO2-Bentonita, TiO2/ZnOBentonita, Al/Fe-Bentonita e Al/Fe.Cu-Bentonita

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Adsorção do corante azul de metileno em partículas de argilominerais: análise dos tamanhos das partículas

Interactions of cationic dye methylene blue (MB) with clay particles in aqueous suspension have been extensively studied. As already known, the number of natural negative charges on the clay modifies significantly the particle sizes dispersed in water and therefore the nature of the interaction with the dye. This work evaluated with UV-Vis spectroscopy method how the clay particle sizes weighted on the adsorption and rearrangement of the dye molecules in aqueous system. The results obtained from light-scattering measurements confirmed that larger particles are found in suspensions containing the high-charged clays as the visible absorption band related to the MB aggregates (570 nm) on these suspensions prevailed.

Características de adsorção de fósforo em alguns solos da Amazônia Central

Com o objetivo de determinar as características de adsorção de fósforo utilizando-se a isoterma de Langmuir, e suas relações com algumas propriedades físicas e químicas de solos, foi desenvolvido um estudo no Laboratório de Solos do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA), com amostras da camada superficial (0 - 20 cm) de oito solos do Estado do Amazonas. Grande variação na capacidade máxima de adsorção (CMAP), energia de adsorção e fator capacidade de P máximo (FCPmáx) foi observado. O Plintossolo Argilúvico alumínico (FTa) foi o solo que apresentou os maiores valores de CMAP e FCPmáx e o Latossolo Amarelo1 (LAx -1) apresentou o maior valor de energia de adsorção. A CMAP variou de 0,297 a 0,888 mg P g-1 de solo, a energia de adsorção ficou na faixa de 0,230 a 0,730 L mg-1, e o FCPmáx variou de 137 a 593 mL g-1. O parâmetro FCPmáx obedeceu à seguinte ordem decrescente: Plintossolo Argilúvico alumínico > Latossolo Amarelo 1 > Latossolo Amarelo 3 > Latossolo Amarelo 6 > Latossolo Amarelo 2 > Latossolo Amarelo 4 > Argissolo Amarelo distrófico > Latossolo Amarelo 5. A CMAP e o FCPmáx correlacionaram-se positivamente com o conteúdo de argila (r = 0,948** e r = 0,962** ) e alumínio trocável (r = 0,688* e r = 0,666* ), e negativamente com a saturação de bases (r = - 0,667* e r = - 0,761*), respectivamente. A energia de adsorção apresentou correlação positiva com o conteúdo de argila (r = 0,783*) e negativa com a saturação de bases (r = - 0,775*).

Fixação de fósforo em solos do município de Piracicaba

Foi estudada a capacidade de fixação de fosfato na camada de 0-20cm em oito solos do município de Piracicaba e a disponibilidade do fosfato fixado. Inicialmente incubou-se por 15 dias porções de 200g de terra com doses crescentes de fósforo (0, 50, 100, 200 e 250ppm de P) mantendo-se a umidade igual a 50-70% de capacidade de embebiçao de cada terra. A seguir, porções de 4g dessas amostras foram agitadas horizontalmente durante 48 horas, com períodos de repouso eventuais, com solução de CaCl2 contendo 50ppm de P, procedendo-se, depois, a filtraçao da solução sobrenadante e a dosagem do teor de fósforo da mesma. A diferença entre os conteúdos de P da solução original e da obtida após a filtração foi considerada fixada. A partir do conhecimento das quantidades fixadas por cada terra foi calculada a quantidade de P que deve ser adicionada a cada uma a fim de anular-lhe o poder de fixação de fosfato. Procedeu-se, também, a extração do P disponível das terras incubadas com esse elemento e calcularam-se as quantidades do mesmo necessárias serem adicionadas para que as terras mantenham um teor médio de P assimilável. Os principais resultados foram os seguintes: Para anular a capacidade de fixação de fosfato dos solos estudados devem ser-lhes fornecidos de 62 a 2015ppm de P e a capacidade de fixação está relacionada com o teor de argila e o teor de Fe livre. Para que os solos em apreço possam manter um teor de 16 ou 40ppm na solução devem ser-lhes adicionados fosfatos solúveis nas doses que variaram de 6 a 51ppm ou 42-106ppm.

Degradação e adsorção de diuron em solos tratados com vinhaça

O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da adição de vinhaça, nas doses de 100 e 200 m³ ha-1, nos processos de degradação e adsorção do herbicida diuron em solos Terra Roxa Estruturada (TR) e Latossolo Vermelho-Amarelo (LV). Para o estudo da degradação, foi instalado um experimento em delineamento inteiramente casualizado, arranjado em fatorial 2 (solos) x 3 (vinhaça: 0, 100 e 200 m³ ha-1), que foi conduzido por 120 dias. A mineralização foi avaliada por radiorrespirometria. Após os 120 dias, a molécula original e seus metabólitos foram extraídos do solo e detectados em "radio-scanner". Paralelamente, foi realizado um ensaio para avaliação do efeito das doses de vinhaça juntamente com o herbicida na atividade microbiana, pH e C orgânico do solo. O experimento de adsorção foi realizado com os mesmos tratamentos empregados no estudo de degradação, utilizando cinco concentrações do herbicida. A degradação do diuron no solo TR foi maior na presença de vinhaça, o que não foi observado para o LV. A adição do resíduo contribuiu para o aumento da atividade microbiana e do pH. A adsorção do diuron foi baixa nos dois solos, não apresentando influência da adição da vinhaça.

Fatores controladores da compressibilidade de um argissolo vermelho-amarelo distrófico arênico e de um latossolo vermelho distrófico típico. I- estado inicial de compactação

O conhecimento da susceptibilidade do solo à compactação tem importância na adequação de práticas de uso, manejo e tráfego de máquinas sobre o solo, com vistas em minimizar o seu efeito sobre as propriedades do solo. O objetivo deste estudo foi determinar a pressão de preconsolidação (σ'p) e o índice de compressão (Cc), em duas profundidades e em dois solos sob sistemas de plantio direto e convencional, com variações do estado de compactação. No ano agrícola de 1997/1998, amostras indeformadas foram coletadas em anéis de 5,35cm de diâmetro e 2,0cm de altura, nas camadas de 0-2 e 10-12cm de profundidade, de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico (89gkg-1 de argila), localizado no município de Santa Maria (RS) (29°45' latitude sul e 53°42' longitude oeste) e de um Latossolo Vermelho distrófico típico (467gkg-1 de argila), localizado no município de Ibirubá (RS) (28°30' latitude sul e 53°30' longitude oeste). Para cada tipo de solo e condição de manejo, amostras indeformadas foram coletadas em vários locais e em diferentes épocas para obter variação natural dos valores de densidade do solo, ou seja, diferentes estados de compactação. Os valores de densidade do solo foram distribuídos em quatro classes para o Argissolo (1,31 a 1,45; 1,46 a 1,60; 1,61 a 1,75 e 1,76 a 1,80Mgm-3) e em três classes para o Latossolo (1,15 a 1,30; 1,31 a 1,45 e 1,46 a 1,60Mgm-3). O ensaio de compressão confinada foi realizado com a aplicação sucessiva de cargas estáticas de 12,5; 25; 50; 100; 200; 400 e 800kPa, durante cinco minutos em cada estádio. Na camada de 0-2cm do Argissolo, os valores de pressão de preconsolidação para o manejo convencional foram quatro vezes menores que os determinados para o sistema plantio direto até à densidade do solo de 1,60Mgm-3 e cerca de duas vezes quando essa densidade do solo foi maior que 1,61Mgm-3. No Latossolo, o manejo do solo não teve influência nos valores de pressão de preconsolidação. Os maiores valores de índice de compressão foram para o Latossolo. Dentro de cada solo, o índice de compressão correlacionou-se significativamente com a densidade do solo.

Fatores controladores da compressibilidade de um argissolo vermelho-amarelo distrófico arênico e de um latossolo vermelho distrófico típico. II- grau de saturação em água

O teor de água no solo constitui fator determinante na capacidade de um solo em resistir à compactação por pisoteio animal ou tráfego de máquinas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do teor de água (saturação dos poros em água) nos valores de pressão de preconsolidação (σ'p) e no índice de compressão (Cc), para dois solos com texturas contrastantes, em duas profundidades, cultivados sob sistema plantio direto e convencional. Amostras indeformadas (5,35cm de diâmetro por 2cm de altura) foram coletadas na camada superficial (0-2cm) e na camada de 10-12cm, durante o ano agrícola de 1997/1998, num Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico (89gkg-1 de argila), localizado no município de Santa Maria (RS) (29°45' latitude sul e 53°42' longitude oeste) e de um Latossolo Vermelho distrófico típico (467gkg-1 de argila), localizado no município de Ibirubá (RS) (28°30' latitude sul e 53°30' longitude oeste). Para cada tipo de solo e condição de manejo, amostras indeformadas foram coletadas em diferentes épocas para obter variação natural de grau de saturação e, ainda, algumas amostras foram saturadas e equilibradas em laboratório para obter uma ampla variação de grau de saturação. Para cada solo, sete classes de grau de saturação foram estabelecidas (<15; 16 a 30; 31 a 45; 46 a 60; 61 a 75; 76 a 90 e 91 a 100%). O ensaio de compressão uniaxial foi realizado com aplicação sucessiva de cargas estáticas de 12,5; 25; 50; 100; 200; 400 e 800kPa, durante cinco minutos cada. Os valores de densidade do solo também foram distribuídos em classes, de acordo com a disponibilidade de amostras. Os valores da σ'p na camada superficial do Argissolo sob plantio direto foram superiores nos graus de saturação até 30% em relação aos demais graus de saturação. Para o Latossolo, na faixa de densidade do solo de 1,30 a 1,45Mgm-3, o aumento do grau de saturação de 46-60% para 61-75% representou diminuição nos valores da σ'p de 1,6vez na condição de plantio direto, nas duas profundidades, e de 2,4 vezes na camada superficial da área com manejo convencional. Os valores de σ'p diminuíram de forma logarítmica com o aumento do grau de saturação.