Influência de agregados provenientes de RCD e cinzas volantes não-conformes no desempenho de argamassas de cimento

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Metanólise de óleo de soja em biodiesel através de um reactor de membrana

Com o aumento das necessidades energéticas, bem como dos cada vez mais conhecidos efeitos nocivos dos combustíveis fósseis, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e verdes a esses recursos. O biodiesel é considerado como o melhor substituto para o combustível diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais revela-se como uma importante via de obtenção do biodiesel. Na produção de biodiesel com catalisadores básicos homogéneos, como o hidróxido de sódio, deparamo-nos com um problema na hidrólise de triglicéridos, levando à formação de sabões e emulsões. Mesmo quando são usados reagentes secos, há formação de água devido à reacção do hidróxido com o álcool. Estes problemas podem ser solucionados com a utilização de catalisadores heterogéneos. Este estudo incidiu na preparação de membranas catalíticas de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido de resíduos industriais (casca de ovo). Caracterizaram-se as membranas catalíticas através da determinação da espessura, ângulos de contacto, grau de inchamento e espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na metanólise de óleo de soja em reactor batch e reactor de membrana catalítica. Estudou-se o efeito da reticulação química e por irradiação gama, nas propriedades das membranas e na actividade catalítica.

Remoção em fase líquida do fármaco Diclofenac por adsorção em biocarvão

Grande parte dos resíduos de biomassa gerados na indústria agro-alimentar encontram-se subvalorizados. Como tal, é fundamental desenvolver processos capazes de converter esses resíduos em produtos de valor acrescentado. Por outro lado, os compostos farmacêuticos são considerados contaminantes emergentes das águas residuais e com efeitos nocivos para a saúde humana e dos animais. Tendo em conta este enquadramento, resíduos industriais de processamento de batata, foram convertidos em biocarvão activado e utilizados como adsorventes do fármaco Diclofenac, em fase líquida. Os resíduos de biomassa, maioritariamente casca de batata, foram submetidos a caracterização química e a análise termogravimétrica. O biocarvão foi obtido por activação química dos resíduos de biomassa com K2CO3 a 700ºC durante 1 hora, em atmosfera de azoto. Seguidamente foi submetido a caracterização textural e química. O biocarvão (CRB) foi aplicado à remoção de diclofenac sódico (DCF), em fase aquosa, e o seu desempenho foi comparado com o de um carvão activado comercial (GAC). Ambos os carvões, apresentaram-se como materiais microporosos, mas o CRB revelou possuir uma extensa rede macroporosa que se reflectiu numa cinética de adsorção do DCF significativamente mais rápida que a do GAC. Concluiu-se que a cinética de adsorção do DCF com o biocarvão obedecia a um modelo de pseudo 2ªordem e a cinética do GAC se ajustava a um modelo de pseudo 1ª ordem. Apesar do GAC apresentar uma capacidade superior de adsorção no equilíbrio, a sua constante cinética foi inferior à do CRB. No estudo das isotérmicas de adsorção, observou-se que ambos os carvões seguiam o modelo de Langmuir. Apesar da maior capacidade de adsorção do carvão comercial, a constante de Langmuir para o carvão CRB apresentou-se acentuadamente superior, revelando maior afinidade do DCF com este carvão. Para além disso, a cinética superior do CRB representa uma vantagem para processos em que este parâmetro seja determinante.

Coprocessamento de CDR no processo de produção de cimento

A presente dissertação possui como objetivo avaliar o impacto e a viabilidade do coprocessamento de Combustíveis Derivados de Resíduos (CDR) no processo de produção de cimento, mais especificamente no Centro de Produção de Alhandra (CPA) da CIMPOR, quer a nível processual, quer a nível das emissões atmosféricas e da qualidade do produto final. O CDR é um dos combustíveis alternativos utilizados na indústria cimenteira, de modo a diminuir a dependência relativamente aos combustíveis fósseis, que tanto económica como ambientalmente, apresentam potenciais problemas para a indústria. Posto isto, o CPA encontra-se de momento a implementar a tecnologia que permitirá o coprocessamento deste combustível nos queimadores principais das suas linhas de produção, em adição ao coprocessamento no pré-calcinador, aumentando assim a capacidade de substituição térmica utilizando CDR. Para otimizar esta implementação, é necessário um estudo extensivo do CDR, uma vez que, devido à sua origem, nomeadamente nos resíduos urbanos e nos resíduos industriais banais, este possui características heterógenas, como a humidade, o poder calorífico e o teor em cloro. A presente dissertação careceu, antes de mais, de uma profunda revisão da literatura, uma vez que o coprocessamento de CDR ainda se encontra pouco documentado. Posteriormente, foram realizados Ensaios Industriais no CPA, onde se realizou o coprocessamento de CDR de origens destintas, bem como de outros combustíveis alternativos, nomeadamente Pneus Usados, Farinhas Animais e Resíduos de Veículos em Fim de Vida, de modo a realizar uma comparação eficiente que permitisse retirar conclusões válidas e onde foram monitorizadas as emissões atmosféricas, a qualidade do produto final e as alterações no processo. Nestes ensaios industriais, os resultados relativos ao CDR Urbano indicam que os principais obstáculos ao seu coprocessamento têm origem nas suas características de elevada humidade, teor em matérias orgânicas e teor em cloretos, e consistem nas emissões atmosféricas de COT e CO, na potencialização de agarramentos e no aumento da cal livre no clínquer. Quanto ao CDR Industrial, as problemáticas, originadas pelas suas frações mais ricas em cloretos, humidade e baixa densidade, consistem nas emissões de CO, COT e HF, ainda que as primeiras a menor escala que o CDR Urbano, na potencialização de agarramentos e no aumento da cal livre no clínquer. As conclusões retiradas são amplas e exigem trabalhos subsequentes, mas permitem validar a viabilidade do coprocessamento de CDR nos queimadores principais do CPA. Ainda assim, será necessário implementar medidas a curto prazo, como otimizar o controlo de qualidade e modelar a mistura dos diferentes combustíveis, e a longo prazo, como a consideração da implementação de um bypass para remover o cloro em excesso ou a ponderação da viabilidade de um sistema integrado de gasificação.

Ligantes de baixo impacto ambiental e baixo custo, baseados na ativação química de escórias de aciaria

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Exploitation of Ashbya gossypii for the production of high-value products from glycerol feedstocks

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Mobilidade de metais pesados em solo tratado com resíduo siderúrgico ácido

Amostras do horizonte Bt de um Podzólico Vermelho-Amarelo (PV), predominante no aterro-piloto de resíduos industriais (ARSI) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), foram acondicionadas, em 1992, em colunas de vidro com 5,4 cm de diâmetro e 37 cm de altura. Sobre essas amostras de solo foram colocadas amostras de um resíduo ácido da CSN na proporção solo-resíduo de 4:1 (conforme a concepção básica do projeto do ARSI). Tal sistema resíduo-solo foi lixiviado com 50 volumes-poro de água deionizada, com pH 4,5, com o objetivo de avaliar a movimentação de Cr, Mn, Ni, Cu, Zn, Cd e Pb nas colunas. Depois da lixiviação, removeu-se o resíduo do topo das colunas, e seccionaram-se as amostras de solo em 4 partes iguais. Os metais pesados das amostras do resíduo e do solo foram extraídos seqüencialmente. 0 Pb, Cu e Cr mobilizados do resíduo ficaram retidos nos primeiros 5 cm da coluna de solo. 0 Zn, Mn, Ni e Cd tiveram aumento da concentração em profundidade. Nos efluentes das colunas com o resíduo, foram observadas concentrações de Mn e Ni bem superiores aos padrões permitidos pela Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente (FEEMA, 1985).

Alternativa agronômica para o biossólido produzido no Distrito Federal: I - efeito na produção de milho e na adição de metais pesados em Latossolo no cerrado

O crescimento urbano em Brasília aumentou o volume de esgoto doméstico coletado, gerando maior volume de biossólido - resíduo final do tratamento do esgoto - depositado nos pátios da Companhia de Água e Esgoto de Brasília (CAESB). Embora ainda haja carência de informações técnicas que possam garantir segurança ambiental, viabilidade econômica e satisfação social de seu uso, a maior parte do biossólido tem sido utilizada como condicionador de solos e fertilizante pelos agricultores nas áreas agrícolas vizinhas. Neste trabalho, o biossólido, que continha 90 dag kg-1 de água (10 dag kg-1 de matéria seca), foi aplicado a um Latossolo Vermelho distrófico, em doses únicas de 54, 108 e 216 t ha-1. Na menor dose e sem qualquer adição de outros fertilizantes, o material forneceu nutrientes para o milho por três anos, resultando em uma produtividade média de grãos de 4.700 kg ha-1. O modelo de ajuste aos dados, definido pela equação quadrática Y = 2349,3** + 41,579** X - 0,1097** X ², R² = 0,9824**, em que Y representa a produtividade de milho (kg ha-1) e X, a dose de biossólido úmido aplicado (t ha-1), estima que a aplicação de 189,51 t ha-1 produziria o rendimento máximo de milho. Usando-se o fósforo (P2O5) como referência, o biossólido foi mais eficiente do que a adubação mineral com superfosfato triplo, apresentando um valor fertilizante médio de 125 % nos três anos de cultivo. Na dose de 54 t ha-1, o biossólido da CAESB incorpora ao solo 240 kg de P2O5, 320 kg de N, 160 kg de Ca, 13 kg de K2O. As concentrações dos metais pesados (Cd, Pb e Hg) presentes no biossólido são muito inferiores aos limites críticos para aplicação do material, e a aplicação de 54 t ha-1 de biossólido úmido incorpora ao solo pequenas quantidades daqueles metais, indicando que a contaminação do solo por aqueles poluentes não constituirá problema, desde que o esgoto urbano não receba contaminação por resíduos industriais.

Avaliação química de fertilizantes com micronutrientes tipo fritas

O objetivo deste trabalho foi analisar fertilizantes tipo fritas comercializados no Brasil, utilizando o método prescrito para análise de fertilizantes minerais não-fritas, o que normalmente tem sido feito na rotina pelos laboratórios de análises de fertilizantes. Também foram analisados os teores de Cd, Ni e Pb nesses fertilizantes. Observou-se que o método utilizado foi adequado para a análise dos fertilizantes tipo fritas, o que indica que as fritas comercializadas no Brasil não são realmente fritas, isto é, silicatos fundidos com micronutrientes. A presença de micronutrientes metálicos nos produtos sem as respectivas garantias e a alta concentração de metais indesejáveis, principalmente Pb, são fortes indícios de utilização de resíduos industriais na fabricação desses fertilizantes. Sugere-se que sejam estudados e propostos extratores químicos para avaliar a eficiência agrícola desses produtos.

Metais pesados do solo após aplicação de biossólido: II - Disponibilidade

A utilização agrícola de resíduos industriais e urbanos com elevados teores de metais pesados tem aumentado a preocupação em determinar quais as concentrações "disponíveis" destes elementos no solo. Neste sentido, foi realizado um experimento, em casa de vegetação da FCAV-UNESP, com objetivo de comparar métodos de análise (DTPA, HCl 0,1 mol L-1, Mehlich-1 e Mehlich-3) para avaliação da disponibilidade de Cu, Mn, Ni, Pb e Zn para plantas de milho (Zea mays L.), cultivadas em dois solos que receberam biossólido e corretivos. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três repetições, segundo o esquema fatorial 2 × 2 × 5 (dois solos, presença ou ausência de corretivos e cinco doses de biossólido). Os solos utilizados foram: Neossolo Quartzarênico órtico típico (RQ) e Latossolo Vermelho eutroférrico argiloso (LV). Nos tratamentos com calagem, foram adicionados materiais corretivos para elevar o pH(CaCl2) do solo a 5,3. As doses de biossólido utilizadas foram de 0; 13; 26; 52 e 78 g vaso-1 (equivalentes a 0; 10; 20; 40 e 60 t ha-1), com base no material seco. Nenhum dos extratores testados se destacou para avaliação conjunta de todos os metais. A inclusão do pH do solo nos modelos de regressão melhorou significativamente a relação entre o Mn acumulado na parte aérea das plantas e o determinado pelos extratores.

Legislação sobre teores de contaminantes em fertilizantes: estudo de um caso

Analisou-se como o Estado de Washington, EUA, foi o primeiro Estado americano a ter legislação sobre contaminantes em fertilizantes minerais e corretivos. O objetivo foi considerar os eventos como uma possível referência para situação semelhante no Brasil. A divulgação do uso de resíduos industriais como fonte de micronutrientes pela imprensa determinou, de forma decisiva, o rumo dos acontecimentos. Diversas entidades foram envolvidas num processo subsidiado por informações técnicas relevantes, que culminou na promulgação de uma lei estadual num período de tempo bastante curto. No âmbito federal, contudo, a EPA (Environmental Protection Agency) regulamentou apenas o uso de resíduos industriais como fonte de Zn.

Alteração de atributos físicos em latossolo com aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal, lodos de esgoto e calcário

Os resíduos industriais e urbanos podem atuar como condicionadores do solo, pois possuem a capacidade de alterar suas propriedades físicas. Contudo, não há referência para os atributos físicos do solo quando esses resíduos são aplicados sobre a superfície do solo no sistema plantio direto. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação superficial de escória de aciaria, lama cal, lodos de esgoto e calcário nos atributos físicos de um Latossolo Vermelho distrófico sob sistema plantio direto. Os tratamentos foram constituídos por quatro resíduos: lodos de esgoto centrifugado - LC e de biodigestor - LB, escória de aciaria - E, e lama cal - Lcal, interagindo com quatro doses (0, 2, 4 e 8 t ha-1, aplicadas na forma seca) mais uma testemunha (controle), constituída da aplicação de 2 t ha-1 de calcário. O delineamento experimental foi em blocos casualizados no esquema fatorial 4 x 4 + 1, com quatro repetições. A presença de Ca na composição de lama cal, lodo de esgoto centrifugado, escória de aciaria e calcário permite o aumento da agregação das partículas, diâmetro médio ponderado, índice de estabilidade de agregados, porosidade e retenção de água, sendo essas alterações distintas para cada fonte, dose e profundidade de reação no solo. A aplicação superficial da lama cal na dose de 8 t ha-1, após 27 meses de reação, proporcionou a maior agregação das partículas no solo, desde a superfície até 40 cm de profundidade.

Avaliação em laboratório do uso de sistemas de coberturas alcalinas para prevenção da drenagem ácida de mina

A drenagem ácida de mina (DAM) é um problema ambiental em escala mundial. Ela é proveniente do processo de oxidação química de materiais da mineração que contenham minerais sulfetados expostos a condições atmosféricas com a mediação de bactérias. As águas ácidas geradas nesses ambientes podem comprometer a qualidade dos recursos hídricos. Para tentar conter essa DAM, métodos de prevenção e remediação têm sido aplicados. As coberturas secas têm sido estudadas como alternativa de prevenção, visto que a remediação tem mostrado-se de custo elevado. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de coberturas alcalinas para controlar a geração de ácido proveniente do estéril da mineração de urânio, U, por meio de sistemas colunas de lixiviação. Para isso, foram estudados sistemas de coberturas que têm como agentes de neutralização a lama vermelha, o calcário e a cal. Amostras de estéril e de água foram coletadas na mina Osamu Utsumi, em Caldas, MG. Foram realizadas análises químicas e mineralógicas do estéril, da cal, do calcário e da lama vermelha. Para os testes cinéticos, foram montadas sete colunas de lixiviação: C1(estéril); C2 (estéril + cobertura de lama vermelha); C3 (estéril + cobertura de calcário); C4 (estéril + cobertura de cal); COB2 (cobertura de lama vermelha); COB3 (cobertura de calcário); e COB4 (cobertura de cal). As amostras lixiviadas foram monitoradas por 100 dias. Os resultados mostraram que a cal e a lama vermelha têm maior potencial neutralizador. No entanto, esses agentes neutralizantes oferecem o inconveniente de introduzir material solúvel no lixiviado. Dessa forma, considerando os parâmetros avaliados, foi demonstrado que o uso de mistura de lama vermelha com estéril do Bota-fora 4 (BF4) pode ser uma alternativa viável para o controle de geração de DAM associada à reciclagem de resíduos industriais alcalinos.

Efeito de escória de alto forno no crescimento radicular e na produtividade de arroz

A utilização agrícola de resíduos industriais como fertilizantes decorre da necessidade de diminuir o efeito nocivo do acúmulo de nutrientes nos centros de produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de escória de alto forno no crescimento radicular e na produtividade do arroz de terras altas irrigado por aspersão. O experimento foi realizado no campo, adotando-se o delineamento experimental de blocos casualizados, com cinco doses de escória de alto forno (0, 2.550, 5.100, 10.200 e 15.300 kg ha-1) com quatro repetições. A utilização de escória melhorou a condição química do solo, aumentou o crescimento e a superfície radicular, diminuiu o diâmetro das raízes e elevou os teores de silício no solo e na planta, resultando em aumento da produtividade.

Atributos químicos do solo, crescimento radicular e produtividade do arroz de acordo com a aplicação de escórias

Resíduos industriais são fontes alternativas de nutrientes para as plantas e sua utilização decorre da necessidade de diminuir o acúmulo dos resíduos nos centros de produção. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de escórias de siderurgia nos atributos químicos do solo, no desenvolvimento e na produtividade de grãos do arroz de terras altas irrigado por aspersão. O delineamento experimental foi em blocos casualizados, com três tratamentos constituídos de duas escórias, alto-forno (196 g kg-1 de Si) e aciaria (56 g kg-1 de Si), e a testemunha sem aplicação, com oito repetições. As escórias podem ser usadas como corretivo de acidez do solo e como fonte de silício. As alterações nos atributos químicos do solo estão relacionadas com a composição química das escórias. A escória de alto-forno proporcionou maior crescimento radicular em profundidade e melhor distribuição no perfil do solo e, conseqüentemente, maior produção de massa de matéria seca da parte aérea e produtividade de grãos de arroz.