GERAÇÃO DE ENERGIA E BIOFERTILIZANTE ATRAVÉS DA CODIGESTÃO ANAERÓBIA DE DEJETO BOVINO E LODOS DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS
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O aumento da população mundial gera maior demanda por alimentos e maior produção de esgoto sanitário. Umas das formas de aumentar a oferta de alimentos é a criação de animais de forma confinada ou semiconfinada. A produção de gado leiteiro de forma intensiva vem despontando do estado de Santa Catarina. Ao contrário da produção extensiva, onde o dejeto é liberado no pasto, a forma de produção intensiva acarreta a geração de efluente de forma concentrada contendo dejetos ricos em matéria orgânica, com a presença de amônia, que podem gerar contaminação de águas, eutrofização e acidificação de corpos hídricos. Concomitantemente, o aumento populacional gera maior volume de esgoto sanitário, geralmente tratado por sistemas de tratamento biológico, onde o próprio lodo, rico em matéria orgânica, também deve ser descartado corretamente, gerando altos custos para a concessionária responsável pelo tratamento de esgoto. Perante tal cenário, visando sustentabilidade e circularidade da economia propõe-se fazer uma codigestão anaeróbia de uma mistura binária de descarte de lodos ativados e dejeto bovino (fornecido pela empresa SulBiogás), visando encontrar a relação com melhor produção de biogás, e otimizar a sua operação em biorreator CSTR. Além disso, será realizado a remoção de amônia do efluente bruto, através de um processo de membranas, recuperando-se sulfato de amônio, um biofertilizante. Este projeto trará informações que auxiliarão os produtores de gado de forma confinada, e as concessionárias responsáveis pelo tratamento de esgoto, no estado de Santa Catarina a reduzir os custos com energia elétrica, devido ao uso do biogás, bem como reduzir custos com a disposição de lodos em aterros. Os resultados vão ao encontro de diversos Objetivos do Desenvolvimento Sustentável (6,7,9,11,12,13).
Financiamento: FAPESC & CASAN
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REMOÇÃO DE FÁRMACOS ANTICÂNCER PRESENTES EM EFLUENTES HOSPITALARES POR MEIO DA ADIÇÃO DE FERRO ZERO VALENTE EM PROCESSOS BIOLÓGICOS ANAERÓBICO
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A presença de poluentes emergentes, em especial fármacos utilizados no tratamento e prevenção de doenças humanas ou animais, em águas residuária e potável é uma realidade mundial. Dentre os quais destacam-se os antineoplásicos, que vêm sendo progressivamente descartados, visto o aumento do número de casos e consequente tratamento de câncer no mundo. Além disso, não há, no Brasil, legislação que contemple o monitoramento dos antineoplásticos em efluentes domésticos ou hospitalares. Eles apresentam grande risco se lançados no meio ambiente, devido a sua toxicidade, mesmo em baixas concentrações, uma vez que estes fármacos não são removidos por meio dos tratamentos convencionais.
Em relação aos efluentes hospitalares, é comum utilizar sistemas de tratamento decentralizados, como os digestores anaeróbios (DA). Entretanto, assim como outros tratamentos, a DA possui limitações para a degradação de fármacos. Uma estratégia promissora para aperfeiçoar à degradação de antineoplásticos por DA é a adição de ferro zero valente (FZV). O ferro zero valente pode atuar como coadjuvante no processo anaeróbio. Portanto, o objetivo desta proposta é avaliar o sinergismo entre a DA, em modo descontínuo, e FZV na degradação de antineoplásicos. Ambos processos, controle e com FZV, serão caracterizados, quanto a remoção dos poluentes convencionais e fármacos, produção de biogás e eficiência do desaparecimento dos fármacos supracitados. Os resultados obtidos poderão contribuir para a implementação de legislações ambientais que contemplem fármacos anticâncer; além de auxiliar aperfeiçoar as estratégias tecnológicas ambientais no estado e no Brasil. Todos os resultados contribuem com algumas metas de desenvolvimentos sustentável da ONU, sendo relevante para a melhoria do meio ambiente e da sociedade.
Financiamento: FAPESC
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AVALIAÇÃO DA REMOÇÃO DE POLUENTES EMERGENTES POR COLUNAS DE CARVÃO ATIVADO GRANULAR COM BIOFILME
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Os poluentes emergentes vêm sendo investigados nos últimos anos de forma mais aprofundada, devido aos seus efeitos deletérios. Estes compostos podem causar distúrbios nos seres vivos em concentrações baixas na ordem de ng.L-1 e estão presentes em diversas matrizes ambientais como, por exemplo, em esgoto sanitário bruto e tratado, águas superficiais e água potável. A configuração atual das Estações de Tratamento de Esgoto não é capaz de remover tais poluentes, sendo necessário novos processos para atingir esse objetivo. Desta forma, no presente projeto pretende-se avaliar a capacidade remoção de poluentes emergentes por colunas de carvão ativado granular com biofilme com o intuito de maximizar a remoção dos compostos, tanto por adsorção quanto por biodegradação, além da redução dos custos operacionais do processo.
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CODIGESTÃO ANAERÓBIA DE LODO DE ESGOTO COM RESÍDUOS URBANOS E INDUSTRIAIS
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Uma das consequências do crescimento demográfico mundial é o aumento da geração de resíduos urbanos e agroindustriais. Dentre os principais resíduos sólidos uranos (RSU), merecem destaque o lodo de esgoto, que são responsáveis por até 60% dos custos de operação de uma ETE e os resíduos orgânicos (RO), que correspondem a mais de 50% dos RSU gerados. Junto a isso, a busca por fontes alternativas de energia, tais como a utilização de biocombustíveis, também tem como consequência o aumento dos resíduos provenientes de seus processos produtivos, como é o caso do glicerol oriundo da produção de biodiesel e a vinhaça proveniente da produção de etanol. A utilização de resíduos urbanos (FORSU) e agroindustriais (glicerol bruto e vinhaça) na codigestão com lodo de ETE para aumento da produção de biogás parece ser uma alternativa promissora no aproveitamento energético de efluentes domésticos/industriais. Neste contexto, o objetivo deste projeto é avaliar a codigestão de lodo de esgoto com resíduos urbanos (resíduo orgânico) e industriais (glicerol bruto e vinhaça) a fim de aumentar a produção de biogás/metano sem prejudicar a estabilização do sistema. Serão avaliadas diferentes proporções de misturas binárias (lodo e glicerol; lodo e vinhaça; lodo e resíduos orgânico) e misturas ternárias (lodo, glicerol e resíduo orgânico; lodo, glicerol e vinhaça; lodo, vinhaça e glicerol) em batelada (frascos duran) sob condições mesofílicas. As condições de maior produção de biogás/metano nas misturas binárias e ternárias aplicadas nos ensaios em bateladas serão utilizadas em biodigestores semi-contínuos com volume de 1 à 5L, também sob condições mesofílicas, variando-se o tempo de detenção hidráulica (TDH) entre 30 e 10d. Serão realizadas análises das misturas a serem alimentadas e do sobrenadante a ser descartado do biodigestor, de pH, DQO, sólidos totais (ST), sólidos voláteis (SV), alcalinidade e ácidos voláteis, além de: glicerol, salinidade e metanol quando for o caso. O biogás será coletado, após estabilização do processo, as amostras serão submetidas a quantificação de metano e gás carbônico. Através de balanço de massa e energia pretende-se realizar uma análise econômica preliminar do processo, a fim de viabilizar a utilização do biogás/metano para secagem do lodo codigerido em ETEs, sendo este último passível de comercialização como biofertilizante. Pretende-se, ao final do projeto, ter comprovado a viabilidade técnica da geração de biogás a partir da codigestão de lodo de esgoto com outros resíduos, contribuindo para a concepção de uma ETE sustentável, para a destinação final e adequada de outros resíduos (glicerol bruto, resíduo orgânico e vinhaça), e para a preservação do ambiente.
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DESENVOLVIMENTO DE UMA CÉLULA MICROBIANA DE DESSALINIZAÇÃO (MDC) PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTES DE REFINARIAS DE PETRÓLEO E PRODUÇÃO DE ÁGUA DE REUSO VISANDO À CONSERVAÇÃO DOS RECURSOS HÍDRICOS
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Ao longo dos últimos anos, as tecnologias de eletroquímica microbiana (METs) têm sido o foco de crescente interesse devido à sua abordagem sustentável para o tratamento de águas residuais e concomitante uso como uma fonte alternativa para geração de energia ou síntese de produtos de alto valor agregado. Dentre as atuais METs, as Células Microbianas de Dessalinização (MDC) vem chamando atenção da comunidade científica, uma vez que possibilitam o tratamento de águas residuais com alta salinidade e simultânea produção de eletricidade. Se trata de uma tecnologia similar às células combustíveis microbianas (MFCs), a qual usa os microrganismos presentes no efluente para converter a energia bioquímica da matéria orgânica em energia elétrica. Uma unidade típica de MDC é constituída por um ânodo, um cátodo (aceptor final de elétrons) e um canal adicional (ao meio) de dessalinização, construído pela inserção de uma membrana de troca aniônica (AEM) e uma de troca catiônica (CEM) em ambos os lados. Esse processo pode remover mais de 99% do sal presente e ao mesmo tempo, permite uma produção de energia, maior que a energia externa necessária para a operação do sistema. Estudos mostram que, comparado com outras técnicas de dessalinização, as quais necessitam uma grande quantidade de energia [entre 6 a 68 kWh.(m3)-1 de solução salina], as MDCs são capazes de produzir entre 180 a 231% mais energia, na forma de H2, para soluções contendo entre 5 – 30 mg.L-1 de NaCl. Dentre os efluentes com potencial aplicação dessa tecnologia, se destacam aqueles de origem doméstica, tal como o esgoto sanitário e aqueles de provenientes da indústria, tal como a alimentícia, de papel e celulose, têxtil e agroindústria, além da água do mar. Contudo, até o momento, poucos estudos têm sido realizados com o objetivo avaliar a potencial aplicação das tecnologias de eletroquímica microbiana para tratamento de águas residuais geradas em refinarias de petróleo. Essas águas residuais são altamente poluentes e, caso não recebam tratamento adequado, podem causar danos ambientais de grandes proporções. Tendo como característica a presença de DQO (1.500 – 4.000 mg.L-1), sólidos totais dissolvidos (1.500 – 5000 mg.L-1), salinidade (1.500-5.000 mg.L-1), nitrogênio amoniacal (~50 mg.L-1), óleos e graxas (~20 mg.L-1), fenóis (10 -15 mg.L-1) dentre outros compostos (dados pessoais). As tecnologias convencionais empregadas para o tratamento desses efluentes requerem alto consumo de energia, e muitas vezes necessitam de uma etapa posterior de tratamento, principalmente quando se objetiva a reutilização de água na planta industrial, de maneira a atender os critérios de qualidade para essa água de reuso.
Considerando essa problemática junto a versatilidade e potencial para aplicação das novas tecnologias de eletrossíntese microbiana (METs) esse projeto tem como proposta o desenvolvimento de uma de célula microbiana de dessalinização para o tratamento de efluentes de refinarias de petróleo e concomitante geração de eletricidade e dessalinização com vistas ao reuso de águas e conservação dos recursos hídricos. Especificamente, será projetado, construído e realizado testes operacionais de uma Célula Microbiana de Dessalinização (MDC) em escala laboratorial, otimizando os parâmetros operacionais da MDC, utilizando efluente sintético e avaliando o desempenho da MDC desenvolvida, utilizando efluente de uma refinaria de petróleo. Os ensaios serão conduzidos no Laboratório de Tratamento Biológico de Resíduos do Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos da UFSC, que possui infraestrutura disponível conta com os seguintes equipamentos: Analisador de carbono orgânico total, Câmara incubadora, Centrifuga refrigerada, Cromatógrafo iônico configurado para análises de ânions/cátions, Cromatógrafo líquido HPLC, Espectrofotômetro UV-visível, Estufa à vácuo, Sistemas de geração de água destilada e ultrapura, Potenciostato equipado com eletrodos de trabalho e de referência, Multímetro digital de bancada. Além de todos os itens básicos de um laboratório: vidrarias, pipetas, balanças, ultrassom, bombas de vácuo, pHmetro, condutivímetro, sistema para extração de amostras, agitador magnético e sistemas de digestão para DQO. O laboratório tem também diversos reatores biológicos e à escala laboratorial.
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CONCEPT OF GREEN CHEMISTRY FOR CASSAVA CHAIN – AVANÇOS BIOTECNOLÓGICOS NA ECONOMIA CIRCULAR DA PRODUÇÃO DE FARINHA DE MANDIOCA NO ESTADO DE SANTA CATARINA
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A principal finalidade pública deste projeto é consolidar a economia circular da farinha de mandioca através da incorporação de 3 processos biotecnológicos, a citar: – Implementar a tecnologia produção e purificação de surfactina utilizando manipueira (resíduo da indústria de farinha de mandioca como meio de cultura – tecnologia desenvolvida até o momento somente no Brasil. – Desenvolver tecnologia para a produção de xilooligossacarídeos a partir da casca de mandioca. – Desenvolver o tratamento dos resíduos pós-produção de surfactina e xilooligossacarídeos, e consequente produção de biogás. Portanto, a concretização deste projeto pode fomentar a criação de empregos, visto que 3 novos processos biotecnológicos (alta tecnologia) serão associados à produção de farinha, além de minimizar o impacto ambiental (maior controle e utilização dos resíduos tradicionalmente gerados pela farinheira).
Financiamento: FAPESC
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