Eficiência de um filtro de mangas no tratamento de gases oriundos de caldeira de queima de biomassa sólida

Atualmente a implantação de qualquer planta industrial que possa gerar impacto ambiental, ou até mesmo adequação de equipamentos já instalados para a não geração de poluentes ou geração dentro de limites adequados, passa cada vez mais por fiscalização rigorosa dos órgãos ambientais. A ventilação industrial tem sido e continua sendo a principal medida de controle efetiva para ambientes de trabalho que contenham dispersão de efluentes gasosos e material particulado de natureza prejudiciais, e baseado neste fato de relevância inegável é que se fundamenta este estudo. Um sistema de tratamento de gases com enfoque em ventilação local exaustora engloba vários equipamentos, e dentre eles o filtro de mangas é considerado um dos principais, pois sua função é a de efetuar a filtração dos gases proporcionando emissões dentro das tolerâncias dos órgãos ambientais, refletindo desta forma o objeto principal deste estudo de caso, a eficiência do equipamento. Especificamente neste estudo apresentam-se dados de eficiência do filtro de mangas em questão, componente de um sistema de desempoeiramento de uma caldeira de queima de resíduos sólidos. Foram utilizados dados coletados em campo em dois pontos do circuito do sistema, entrada do filtro de mangas e descarga de gases limpos, além de análise do elemento filtrante. As coletas e análises foram realizadas de acordo com as normas para a correta aferição dos dados gerados. Os resultados permitiram observar patamares de eficiência de filtração para os resíduos gerados na queima, demonstrando os cuidados a serem tomados no dimensionamento do equipamento para esta aplicação.

Utilização de dados fornecidos por satélites para determinação de riscos ambientais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Estudo da combustão do óleo pirolítico de pneus

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Association between particulate matter air pollution and monthly inhalation and nebulization procedures in Ribeirao Preto, Sao Paulo State, Brazil

The study was designed to investigate the impact of air pollution on monthly inhalation/nebulization procedures in Ribeirao Preto, Sao Paulo State, Brazil, from 2004 to 2010. To assess the relationship between the procedures and particulate matter (PM10) a Bayesian Poisson regression model was used, including a random factor that captured extra-Poisson variability between counts. Particulate matter was associated with the monthly number of inhalation/nebulization procedures, but the inclusion of covariates (temperature, precipitation, and season of the year) suggests a possible confounding effect. Although other studies have linked particulate matter to an increasing number of visits due to respiratory morbidity, the results of this study suggest that such associations should be interpreted with caution.

Association between particulate matter air pollution and monthly inhalation and nebulization procedures in Ribeirão Preto, São Paulo State, Brazil

The study was designed to investigate the impact of air pollution on monthly inhalation/nebulization procedures in Ribeirão Preto, São Paulo State, Brazil, from 2004 to 2010. To assess the relationship between the procedures and particulate matter (PM10) a Bayesian Poisson regression model was used, including a random factor that captured extra-Poisson variability between counts. Particulate matter was associated with the monthly number of inhalation/nebulization procedures, but the inclusion of covariates (temperature, precipitation, and season of the year) suggests a possible confounding effect. Although other studies have linked particulate matter to an increasing number of visits due to respiratory morbidity, the results of this study suggest that such associations should be interpreted with caution.

The impact of atmospheric particulate matter on cancer incidence and mortality in the city of São Paulo, Brazil

This study aimed to verify the impact of inhalable particulate matter (PM10) on cancer incidence and mortality in the city of São Paulo, Brazil. Statistical techniques were used to investigate the relationship between PM10 on cancer incidence and mortality in selected districts. For some types of cancer (skin, lung, thyroid, larynx, and bladder) and some periods, the correlation coefficients ranged from 0.60 to 0.80 for incidence. Lung cancer mortality showed more correlations during the overall period. Spatial analysis showed that districts distant from the city center showed higher than expected relative risk, depending on the type of cancer. According to the study, urban PM10 can contribute to increased incidence of some cancers and may also contribute to increased cancer mortality. The results highlight the need to adopt measures to reduce atmospheric PM10 levels and the importance of their continuous monitoring.

Estudios tafonómicos en foraminíferos bentónicos como proxy de hidrodinámica y sedimentología en el gradiente Río de La Plata – Océano Atlántico Sur Occidental

Los foraminíferos bentónicos representan un excelente proxy geológico, ya que sus caparazones son incorporados en el sedimento y pasan a comportarse como granos sedimentares durante los eventos de transporte y erosión, permitiendo así, el registro de condiciones y eventos que ocurren en los océanos. De este modo, son usados para describir patrones de hidrodinámica y evaluar índices de deposición, erosión y retrabajamiento del sedimento en los ambientes marinos. Concretamente, las regiones costeras representan zonas de alta complejidad ambiental, debido a que en ellas se da la mezcla de agua tanto de origen continental como marino, y a su vez, al efecto de la descarga fluvial que aporta material particulado del continente para el océano. El Río de la Plata (RdLP) representa el cuarto mayor estuario del mundo y el segundo del continente americano, lo cual convierte al sistema RdLP-Océano Atlántico en un complejo gradiente estuarino de interés en estudios sedimentológicos con posteriores aplicaciones paleo-climáticas y paleo-ecológicas del Cuaternario Superior. En el presente estudio, se registra a partir de las asociaciones muertas, para la región del estuario entrada de agua marina hasta la zona del frente termohalino. Dichas asociaciones se caracterizaron por especies típicas de plataforma y aguas frías. La región marina del RdlP registró los mayores porcentajes de abrasión y fragmentación de caparazones, indicando una zona de alta energía. Por otro lado, en la región más oceánica las asociaciones muertas reflejaron un transporte en dirección norte, influenciado por la pluma del RdlP. Cabe resaltar la presencia en esta región de una isla barrera, vestigio de una paleo-costa producto de una regresión Holocénica. Este local se caracterizó por un aumento de la abrasión y fragmentación mostrando la gran hidrodinámica presente. En todos los casos existió correlación entre las señales tafonómicas y los datos geo-químicos (sedimentología, pH, oxígeno disuelto, carbono orgánico y nitrógeno total)

Estudios tafonómicos en foraminíferos bentónicos como proxy de hidrodinámica y sedimentología en el gradiente Río de La Plata – Océano Atlántico Sur Occidental

Los foraminíferos bentónicos representan un excelente proxy geológico, ya que sus caparazones son incorporados en el sedimento y pasan a comportarse como granos sedimentares durante los eventos de transporte y erosión, permitiendo así, el registro de condiciones y eventos que ocurren en los océanos. De este modo, son usados para describir patrones de hidrodinámica y evaluar índices de deposición, erosión y retrabajamiento del sedimento en los ambientes marinos. Concretamente, las regiones costeras representan zonas de alta complejidad ambiental, debido a que en ellas se da la mezcla de agua tanto de origen continental como marino, y a su vez, al efecto de la descarga fluvial que aporta material particulado del continente para el océano. El Río de la Plata (RdLP) representa el cuarto mayor estuario del mundo y el segundo del continente americano, lo cual convierte al sistema RdLP-Océano Atlántico en un complejo gradiente estuarino de interés en estudios sedimentológicos con posteriores aplicaciones paleo-climáticas y paleo-ecológicas del Cuaternario Superior. En el presente estudio, se registra a partir de las asociaciones muertas, para la región del estuario entrada de agua marina hasta la zona del frente termohalino. Dichas asociaciones se caracterizaron por especies típicas de plataforma y aguas frías. La región marina del RdlP registró los mayores porcentajes de abrasión y fragmentación de caparazones, indicando una zona de alta energía. Por otro lado, en la región más oceánica las asociaciones muertas reflejaron un transporte en dirección norte, influenciado por la pluma del RdlP. Cabe resaltar la presencia en esta región de una isla barrera, vestigio de una paleo-costa producto de una regresión Holocénica. Este local se caracterizó por un aumento de la abrasión y fragmentación mostrando la gran hidrodinámica presente. En todos los casos existió correlación entre las señales tafonómicas y los datos geo-químicos (sedimentología, pH, oxígeno disuelto, carbono orgánico y nitrógeno total).

Cerro blanco (Argentina): la mayor supererupción de los últimos 5000 años en los Andes centrales

[ES] Numerosos depósitos de caída de cenizas volcánicas se presentan en las series del Cuaternario superior del noroeste de Argentina, relacionados con erupciones de múltiples volcanes de la Zona Volcánica Central (ZVC) de los Andes. Sin embargo, cuando se considera sólo el holoceno, destacan una serie de depósitos muy discontinuos pero de potencias decimétricas a métricas de naturaleza riolítica en regiones localizadas hasta más de 400 km de los posibles focos volcánicos ubicados en los Andes. La investigación en curso ha permitido verificar que estos depósitos corresponden a una gran erupción del Complejo Volcánico de Cerro Blanco (CVCB) que tuvo lugar hace unos 4200 años y cuyo índice de explosividad volcánica o VEI sería de 7 (en una escala de 0-8). Con un volumen de ~110 km3 de ceniza y un área afectada de ~440.000 km2, es la mayor erupción de los últimos cinco milenios en la ZVC de los Andes. Por otra parte, las implicaciones de los resultados que se están obteniendo van mucho más allá de disponer de un excelente marcador cronoestratigráfico para reconstruir la historia geológica holocena de una extensa área del Cono Sur. La interacción de las cenizas con el viento y el agua en las grandes cuencas hidrológicas afectadas debió movilizar enormes cantidades tanto de material particulado como de elementos químicos a la Llanura Chacopampeana. Cómo impactó esta erupción sobre los registros medioambientales, palinológicos, faunísticos y arqueológicos son aspectos que se están desarrollando en la actualidad. Esta investigación se realiza en el marco del Proyecto QUECA (MINECO CGL2011-23307).

Pirolisis y gasificación de biomasas: optimización del proceso de transformación energética mediante distintos sistemas de reacción

Las proyecciones muestran un incremento en la demanda de energía primaria a nivel global para los próximos diez años. Para disminuir los efectos adversos sobre el medio ambiente del uso de combustibles fósiles, las políticas energéticas de España y la Unión Europea tienen como uno de sus objetivos principales incrementar el uso fuentes renovables en la producción energética para el año 2020.La biomasa es una de las principales fuentes renovables para la generación de energía primaria en España. Sin embargo su alto contenido en humedad y su baja densidad energética entre otras características de este material, suponen desventajas para su uso directo como combustible. Los procesos de conversión termoquímica son una alternativa para la obtención de productos sólidos, líquidos y gases de mejor potencial energético utilizando biomasa como materia prima. Esta tesis doctoral tiene como objetivo general el estudio y la optimización de procesos de conversión termoquímica de biomasa. Para cumplir con este objetivo el trabajo combina análisis experimentales y de simulación de distintas tecnologías de transformación termoquímica de biomasa. Antes de iniciar los estudios experimentales de los procesos de transformación termoquímica, se realiza una caracterización química, física y combustible de ocho de biomasas de naturaleza lignocelulósica y amilácea. Esta caracterización incluye el análisis del comportamiento termoquímico utilizando las técnicas de termogravimetría (TG-DTG), TG-FTir y pirólisis analítica (Py-GC/MS). Después de la caracterización se seleccionan tres tipos de biomasas (madera de pino, hueso de aceituna y hueso de aguacate) que son utilizadas como materia prima en el estudio experimental de procesos de gasificación, torrefacción y pirólisis en distintos sistemas de reacción de escala de laboratorio. Estos estudios se realizan para optimizar las condiciones de operación de cada uno de los procesos y caracterizar los productos obtenidos. El trabajo realizado incluye el rediseño y puesta en marcha de un sistema de gasificación de lecho fluidizado así como de un sistema de torrefacción y pirólisis en horno rotatorio. Los estudios experimentales incluyen un análisis de distintas condiciones de operación (temperatura, composición atmosférica, tiempo de residencia, condiciones fluidomecánicas, tamaño de partícula del combustible, condiciones de condensación) con el objetivo de determinar las condiciones óptimas de operación de cada uno de los procesos analizados respecto de las características químicas, físicas y combustibles de los productos. Para la optimización de las condiciones de operación del sistema de gasificación de lecho fluidizado se realiza un análisis complementario del comportamiento hidrodinámico utilizando la metodología de análisis computacional fluidodinámico o mecánica de fluidos computacional (CFD). Los resultados obtenidos permiten determinar las condiciones óptimas de operación del sistema de reacción de lecho fluidizado. Finalmente, la tesis incluye el análisis de una planta comercial de gasificación localizada en Júndiz (Álava, España), centrándose en la caracterización del material particulado eliminado de la corriente de gas generado, con el objetivo de determinar su proceso de formación, características y establecer posibles aplicaciones comerciales.

Pós-tratamento físico-químico por flotação de efluentes de reatores anaeróbios de manta de lodo (UASB)

O emprego da flotação por ar dissolvido (FAD) para o pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios aparenta ser atraente considerando algumas características desse processo físico-químico. A FAD é reconhecidamente um processo de alta taxa, particularmente eficiente na remoção de material particulado em suspensão e de flocos produzidos pela coagulação química de águas residuárias. Além disso, há produção de lodo espesso e provavelmente arraste de parcela de gases e de compostos voláteis, presentes nos efluentes anaeróbios. Entretanto, a concepção de sistemas de FAD deve ser precedida por ensaios em unidades de flotação em escala de laboratório, permitindo a determinação dos principais parâmetros do processo. Neste trabalho, são apresentados e discutidos os resultados obtidos em laboratório e em instalação piloto de flotação com escoamento contínuo recebendo efluente de reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), com 18 m3 de volume, tratando esgoto sanitário. Os ensaios em unidade em escala de laboratório foram realizados utilizando diferentes dosagens de cloreto férrico (entre 30 e 110 mg/L) ou de polímero catiônico (entre 1,0 e 16,0 mg/L), atuando como coagulantes. Além disso, foram estudadas as condições de floculação (tempo de 15 e de 25 min, e gradiente médio de velocidade de floculação entre 30 e 100 s-1) e diferentes valores de quantidade de ar fornecido ao processo (S*, entre 4,7 e 28,5 g de ar por m3 de efluente). Com a instalação piloto de FAD foram realizados apenas ensaios preliminares variando-se a taxa de aplicação superficial (140 e 210 m3/m2/d) para diferentes valores de S* (14,8 a 29,5 g de ar por m3 de efluente). Com o emprego de dosagem de 65 mg/L de cloreto férrico, de tempo de 15 min e gradiente médio de velocidade de floculação de 80 s-1 e de 19 g de ar por m3 de efluente, foram observados excelentes resultados em laboratório, com elevadas remoções de DQO (89%), de fosfato total (96%), de sólidos suspensos totais (96%), de turbidez (98%), de cor aparente (91%), de sulfetos (não detectado) e NTK (47%). Considerando o sistema UASB e FAD, nos testes em laboratório, foram observadas remoções globais de 97,7% de DQO, de 98,0% de fosfato total, de 98,9% de SST, de 99,5% de turbidez, de 97,8% de cor aparente e de 59,0% de NTK. Nos ensaios com a instalação piloto de FAD, o sistema apresentou remoções de 93,6% de DQO, de 87,1% de SST, de 90% de sulfetos e de 30% de NTK.

Aspectos técnicos e ambientais da incineração de resíduos sólidos urbanos: considerações sobre a proposta para São Paulo

A tecnologia de incineração no gerenciamento de resíduos sólidos urbanos é empregada de maneira intensa em diversos países do mundo. No Brasil, além da sua utilização eventual em resíduos de serviços de saúde, há uma proposta para implantação de duas usinas de grande porte visando ao tratamento térmico de resíduos sólidos domiciliares na cidade de São Paulo. Através de uma revisão bibliográfica sobre o tema, são apresentados os principais parâmetros técnicos e ambientais desta tecnologia, entre eles os mecanismos de combustão e de formação de poluentes, os tipos de equipamentos empregados, as formas de manejo e disposição de cinzas e escórias e os métodos de controle e redução de emissões atmosféricas como gases ácidos, material particulado e metais pesados. Também é feita uma revisão do atual conhecimento técnico-científico sobre dioxinas e furanos relativamente à incineração de resíduos sólidos urbanos. A partir desta base teórica pesquisada e da análise dos Estudos de Impacto Ambiental e dos Relatórios de Impacto Ambiental das usinas de incineração de Santo Amaro e Sapopemba, conclui-se que tais incineradores, na forma como são propostos, não apresentam o nível tecnológico necessário para atender às normas de operação e emissão de poluentes vigentes em países onde há legislação regulando esta atividade.

Análise da combustão e emissões em motores a bio-diesel.

A rápida evolução do mercado automotivo, em função de maiores restrições sobre as emissões, impulsionou a utilização de várias alternativas para melhorias dos motores diesel, entre elas as mudanças nos seus componentes com o auxílio de ferramentas de modelagem e a utilização de combustíveis alternativos. As características dos combustíveis afetarão a queima e, assim, alteram os resíduos do processo de combustão. Novos combustíveis podem também ser utilizados como uma alternativa para veículos de gerações anteriores com o intuito de reduzir as emissões. Este estudo mostra os efeitos da utilização do Biodiesel B20 e do Biodiesel Amyris em motores de combustão interna. Para isso, foram realizados testes de motores em salas dinamométricas, e seus resultados confrontados e discutidos. Além disso, são abordados os efeitos do combustível no processo da combustão. Esta Dissertação está concentrada, principalmente, na emissão de NOx e de material particulado, que são poluentes mais restritivos perante a Legislação brasileira de emissões CONAMA P7.

Os efeitos das queimadas na Amazônia em nível celular e molecular

The Amazon holds over half of the planet's remaining tropical forests and comprises the largest biodiversity in the world, accounting for approximately 60 % of the Brazilian territory. However, deforestation fires in the region causes serious problems to exposed human. The aim of this study was to evaluate the chemical compounds as well as the cellular and molecular effects after exposure to organic material extracted from particulate matter less than 10 µm (PM10) in the Amazon region. As for the chemical composition, n-alkanes analysis showed a prevalence of anthropogenic influence during the fires in the region. In addition, there was a predominance of monosaccharides from biomass burning markers. Also, the Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) and their derivatives have also been identified in samples collected in the Amazon. By using the PAH concentrations was possible to calculate the BaP-equivalent and it was found that the dibenz(a) anthracene contributes with 83% to potential carcinogenic risk. As for the potential mutagenic risk, the benzo (a) pyrene is the HPA that has a major contribution in this analysis. It may be noted that the retene was the most abundant PAH. This compound was genotoxic and cause death by necrosis in the human lung cells. In biological tests, the data showed that organic PM10 is capable of causing genetic damage in both plant cells and in human lung cells. This damage cause an arrest in the G1 phase of the cell cycle exposed, increasing the expression of p53 and p21. Additionally, the PM10 caused cell death by apoptosis, increasing the foci of histone - H2AX. Given these results, it is important to emphasize the reduction and better control of biomass burning in the Amazon region thus improving the quality of health of the population being exposed. As clearly stated recently by the World Health Organization, the reduction of air pollution could save millions of lives annually.

Três alternativas estocásticas para modelar morbimortalidade por doenças respiratórias e cardiovasculares via variáveis atmosféricas

Climate and air pollution, among others, are responsible factors for increase of health vulnerability of the populations that live in urban centers. Climate changes combined with high concentrations of atmospheric pollutants are usually associated with respiratory and cardiovascular diseases. In this sense, the main objective of this research is to model in different ways the climate and health relation, specifically for the children and elderly population which live in São Paulo. Therefore, data of meteorological variables, air pollutants, hospitalizations and deaths from respiratory and cardiovascular diseases a in 11-year period (2000-2010) were used. By using modeling via generalized estimating equations, the relative risk was obtained. By dynamic regression, it was possible to predict the number of deaths through the atmospheric variables and the betabinomial-poisson model was able to estimate the number of deaths and simulate scenarios. The results showed that the risk of hospitalizations due to asthma increases approximately twice for children exposed to high concentrations of particulate matter than children who are not exposed. The risk of death by acute myocardial infarction in elderly increase in 3%, 6%, 4% and 9% due to high concentrations CO, SO2, O3 and PM10, respectively. Regarding the dynamic regression modeling, the results showed that deaths by respiratory diseases can be predicted consistently. The beta-binomial-poisson model was able to reproduce an average number of deaths by heart insufficiency. In the region of Santo Amaro the observed number was 2.462 and the simulated was 2.508, in the Sé region 4.308 were observed and 4.426 simulated, which allowed for the generation of scenarios that may be used as a parameter for decision. Making with these results, it is possible to contribute for methodologies that can improve the understanding of the relation between climate and health and proved support to managers in environmental planning and public health policies.