Utilização de microbiorreatores para estabilização de resíduos orgânicos e técnica de bioabilitação

7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao

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Resduos Orgnicos

Esterco Bovino; Palha de Arroz; Restos Vegetais; Vinhoto; Lodo de Esgoto Domstico


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Processos de Estabilizaoda Matria Orgnica

Compostagem

Vermicompostagem


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Embora a compostagem de

resduos orgnicos seja uma prtica

antiga, a vermicompostagem foi

desenvolvida

nas

dcadas

de

40

e

50

,com pesquisas realizadas

porprogramas

de

manejo

de

minhocas

naestao experimental

em

Rothamstead,

Inglaterra

.

O Processo de

Vermicompostagem


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Minhocas


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Existem mais de 3500 espcies deminhocas

Podem se desenvolver em solo, lixo,lama, excrementos de animais,

compostos, restos vegetais, incluindomadeira em decomposio.

Eisenia foetida


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PA = palha de arrozBC = bagao de canaRV = restos vegetais

I = inicial; C = compostado; V = vermicompostado


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Compostagem X Vermicompostagem


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Montagem dosExperimentos

PA + esterco bovinoBC + esterco bovino

RV + esterco bovino


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PAI PAC PAV BCI BCC BCV RVI RVC RVV

40

42

44

46

48

50

52

54

56

58

60

62

64

66

68

70

72

74

76

78

80

%

em

MassadeMatriaOrgnica

Matrizes

Variao na Quantidade de Matria Orgnica


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20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

3132

33

34

35

36

37

38

39

40

CTC

ef(cmol ckg

-1)

Matrizes

Variao na Capacidade de Troca Catinica


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6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

14000

15000

16000

17000

NKTmgkg

-1

Matrizes


800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Pem

mgkg

-1

Matrizes

Variao dos parmetros Nitrognio e Fsforo.


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4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

RVV

RVC

RVI

Transmitncia

Nmero de Onda (cm-1)


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Possveis atribuies das principais bandas de absorousualmente observadas nos espectros no infravermelho doscidos hmicos:3400 3300 cm-1: estiramento de OH;3077 3030 cm-1: estiramento de CH de aromticos e olefinas

(pode estar encoberto pela banda de estiramento de OH);2940 2840 cm-1: estiramento simtrico e assimtrico de CHaliftico;2750 2400 cm-1: estiramento de OH de grupos carboxlicos;1725 1720 cm-1: estiramento de C=O de cidos carboxlicos;1660 1630 cm-1: estiramento de C=O de amidas e quinonas e decetonas conjugadas com ligao de hidrognio;1650 1580 cm-1: estiramento simtrico de C=O de onscarboxilatos;1630 1600 cm-1: estiramento de C=C aromtico;1590 1520 cm-1: deformao de NH de amidas e estiramentoC=N;1500 1400 cm-1: estiramento de C=C aromtico;1400 1380 cm-1: estiramento de CO fenlico, deformao de OHcarboxlico, deformao de CH aliftico e est. assimtrico de C=O

de carboxilatos;1280 1200 cm-1: estiramento de CO de teres, steres e fenis edeformao de OH carboxlico;1170 1000 cm-1: estiramento de CO de estruturaspolissacardicas;1050 950 cm-1: estiramento de CO de estruturas polissacardicase estiramento de SiO (impurezas do tipo silicato);950 670 cm-1: deformao no plano e fora do plano de CHaromtico.


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ndice de hidrofobicidade: relao entre grupos

apolares e grupos polares

H = 2927/1050

ndice de aromaticidade: relao entre grupos

aromticos e grupos alifticos

A = 1660/2929


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Amostra H A

PAI 1,19 (0,02) 0,89 (0,00)PAC 1,44 (0,05) 0,81 (0,02)PAV 1,55 (0,00) 0,72 (0,03)BCI 1,24 (0,03) 0,96 (0,02)BCC 1,34 (0,04) 0,83 (0,03)

BCV 1,82 (0,02) 0,76 (0,00)RVI 1,10 (0,03) 0,84 (0,02)RVC 1,11 (0,02) 0,81 (0,03)RVV 1,22 (0,00) 0,66 (0,01)

PAI = Palha de Arroz + Esterco Bovino InicialPAC Palha de Arroz + Esterco Bovino CompostadosPAV Palha de Arroz + Esterco Bovino Vermicompostados

BCI Bagao de Cana + Esterco Bovino InicialBCC Bagao de Cana + Esterco Bovino CompostadoBCV Bagao de Cana + Esterco Bovino VermicompostadosRVI Resduo Vegetal + Esterco Bovino InicialRVC Resduo Vegetal + Esterco Bovino CompostadosRVV Resduo Vegetal + Esterco Bovino Vermicompostados

H = 2927/1050

A = 1660/2929

ndice de hidrofobicidade (H) e ndice dearomaticidade (A) das matrizes estudadas (entreparnteses o desvio padro, para n=5determinaes)


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A necessidade deestabilizao do lodo de esgotodomstico est ligada principalmentea duas caractersticas negativas: seupotencial para produzir odores e ocontedo em microrganismospatognicos.

Vermicompostagem como Tcnica deEstabilizao de Lodo de Esgoto Domstico


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Vermicompostagem como Tcnica deEstabilizao de Lodo de Esgoto Domstico

1. Aproblemticadesteresduoest

na forma de estabilizao e

posteriordisposiofinal.

2. Dependendo da estabilizao olododeesgotodomsticopodeter

diferentesdestinosfinais.

3. Algunsdestesdestinossocarose

chegam, svezes,a terumcusto

de 50% de todo o processo de

tratamentodoesgotodomstico.


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Estabilizao Biolgica;

Digesto anaerbia.

Digesto aerbia.

Digesto aerbia auto-trmica.

Compostagem.

Estabilizao Qumica


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Existem diferentes formas para a

disposiofinaldolodo,taiscomo

aterros sanitrios, incinerao,

deposioemoceanosouemgua

doce e como adubo e/ou

condicionador de solos na

agricultura(Tsutya,2000).

Disposio Final do Lodo de Esgoto


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Metal A s B s C s Solo s

Cd 34,67 1,16 - - - - - -

Pb 173,33 1,16 109,33 3,06 94,67 2,31 97,33 3,06

Cr 105,33 4,62 34,67 2,31 32,67 1,16 10,67 1,16

Se 76,06 2,54 23,98 1,46 15,54 2,03 14,89 1,87

Cu 757,33 5,77 261,33 7,57 143,33 1,16 207,33 21,94

Zn 878,67 2,31 574,00 2,00 448,00 5,29 366,0 4,00

K 464,67 4,16 467,33 1,16 272,67 3,06 236,67 3,06

A = Vermicomposto com matriz de 100% lodo de esgoto domstico.B = Vermicomposto com matriz 75% lodo de esgoto domstico e 25% solo.C= Vermicomposto com matriz 50% lodo de esgoto domstico e 50% solos = desvio padro para n = 3, onde n= nmero de amostras.


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Coletas A

Ovos/(g

base seca)

B

Ovos/(g base

seca)

C

Ovos/(g

base seca)

1 10,00 4,00 3,00

2 8,00 3,00 1,003 < 0,25 < 0,25 < 0,25

4 < 0,25 < 0,25 < 0,25

5 < 0,25 1,00 < 0,25

6 < 0,25 < 0,25 < 0,25

7 < 0,25

< 0,25

< 0,25

A = Vermicomposto com matriz de 100% lodo de esgoto domstico.B = Vermicomposto com matriz 75% lodo de esgoto domstico e 25% solo.C= Vermicomposto com matriz 50% lodo de esgoto domstico e 50% solo

Ovos Viveis de Helmintos


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specificaesVermicomposto

Classe D

Vermicomposto

A

Vermicomposto

B

Vermicomposto

C

Umidade %

(mx.)50 38,55 (0,26) 32,19 (0,39) 25,22 (0,62)

N total %

(mn.) 1 3,37 (0,04) 1,86 (0,04) 1,01 (0,09)

*COT % (mn.) 10 21,32 (0,44) 11,56 (1,39) 6,03 (0,44)

pH (mn.) 6 4,98 (0,01) 4,74 (0,03) 4,25 (0,02)

Relao

C/N (mx.)12 7,64 (0,35) 7,23 (0,88) 6,96 (0,58)

*Relao

CTC/C

(mn.)

20 96,08 (2,87) 72,98 (2,54) 90,55 (3,18)

*Valores expressos em base seca, umidade determinada a 650C.

A = Vermicomposto com matriz de 100% lodo de esgoto domstico.

B = Vermicomposto com matriz 75% lodo de esgoto domstico e 25% solo.

C= Vermicomposto com matriz 50% lodo de esgoto domstico e 50% solo

Entre parnteses desvio padro para n = 3, onde n= nmero de amostras.

Especificaes e garantias mnimas para overmicomposto classe D e resultados obtidospara os experimentos A, B e C, no final de 3

meses de vermicompostagem.


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Contaminante

Fertilizante

orgnico

composto

classe D

Vermicomposto

A

Vermicomposto

B

Vermicomposto

C

Cdmio

(mgkg-1)3,00 34,67 - -

Chumbo

(mgkg-1)150,00 173,33 109,33 94,67

Cromo

(mgkg-1)200,00 105,33 34,67 32,67

Selnio

(mgkg-1)80,00 76,06 23,98 15,54

Ovos Viveis

de Helmintos

(n em 4g de

amostra seca)

1,00 < 0,25 < 0,25 < 0,25

A = Vermicomposto com matriz de 100% lodo de esgoto domstico.

B = Vermicomposto com matriz 75% lodo de esgoto domstico e 25% solo.

C= Vermicomposto com matriz 50% lodo de esgoto domstico e 50% solo

Limites mximos para agentes txicos em

fertilizantes orgnicos e os resultados

obtidos nos substratos estudados


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Concluses F inais sobre os

Resultados Obtidos:

Foi demonstrado neste

trabalho queo lodode esgoto

domstico pode ser utilizadocomo matriz para a produo

devermicomposto,gerandoum

produtofinal queseenquadranos padres estipulados pelo

Ministrio da Agricultura

Pecuriae Abastecimento.


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Aplicao deVermicompostagem para aBiorremediao

(bioabilitao) de SolosContaminados por

Hidrocarbonetos PolicclicosAromticos

Dra Jussara Aparecida de Oliveira Cotta


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Hidrocarbonetos PolicclicosAromticos


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Mecanismo deFormao


32/52


33/52

Naftaleno

Acenafteno

Acenaftleno

FluorenoFenantreno

Antraceno

Fluoranteno


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Pireno Benzo(a)antraceno

Criseno

Dibenzo(a)antraceno

Benzo(b)fluoranteno

Benzo(a)pireno


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Benzo(k)fluoranteno

Benzo(g,h,i)pirileno

Indeno(1,2,3-cd)pireno


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Os HPAs so molculas estveis;

Degradao atravs demicrorganismos (mineralizao).


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HPAs com mais de 4 anisbenznicos:

Baixa presso de vapor

Adsorvem-se a pequenas

partculas


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Efeitos Deletrios:

Bioacumulao eBiomagnificao


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Bioacumulao o processo

pelo qual os seres vivosabsorvem e retm substnciasqumicas no seu organismo.

Pode ser de uma forma diretavia ambiente que os envolve(bioconcentrao) e

indiretamente via alimentao(biomagnificao).


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medida que se sobe no

nvel trfico, maior aquantidade de substnciasqumicas acumuladas no servivo.

Nos animais predadores, osvalores de concentrao somais elevados que nosanimais dos quais ospredadores se alimentam.


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Ativ idades das reas contam inadas

em So Pau lo (1.336 casos), 2004

(Fur tado, 2005)

Posto de Combustvel (931)

Comercial (92)

Industria (297)

Acidentes (14)

Resduos (61)

5%1%

18%

7%

69%


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9%

1%

36%

54%

Contaminada sem proposta de remediao (710)

Remediao em andamento (484)Remediao concluda (19)

Contaminada com proposta de remediao (123)

Es tgio s do pro cesso de remed iao

em So Pau lo , 2004 (Fur tado, 2005)


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Remediao

Adsoro em CarvoAtivado;Biorremediao no Local;Incinerao;Extrao com Solventes;Torres de Aerao;Etc.


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Compostagem

&

Vermicompostagem


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Parte

Experimental


46/52

Extrao e

Determinaodos HPAs


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Figura 2 Cromatgrafo lquido utilizado nasanlises com deterctor de UV-Vis e

fluorescncia acoplados em modo on-line.


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Cromatograma Utilizado paraQuantificao dos HPAs

Percentual de Remoo dos HPAs


49/52

HPA % Remoo

Naftaleno 95,4

Acenaftileno 88,6

Acenafteno 97,9

Fenantreno 94,0

Antraceno 99,1

Fluoranteno 97,8

Pireno 100,0Benzo(a)antraceno 71,6

Criseno 83,1

Benzo(e)pireno 61,2

Benzo(e)acefenantrileno 33,4

Benzo(k)fluoranteno 49,4Benzo(a)pireno 0

Dibenzo(a,h)antraceno 51,9

Benzo(g,h,i)perileno ND

Indeno(1,2,3-cd)pireno ND

Percentual de Remoo dos HPAs


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O processo devermicompostagem mostrou-semuito eficiente na remoo dos

HPAs estudados.

Desta maneira, torna-se umaalternativa rpida e promissorapara a biorremediao de solos

impactados com estescompostos.


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O Laboratrio de QumicaAmbiental da USP - SoCarlos desenvolve outras

pesquisas visando utilizao de minhocascomo agentes

desimpactantes.


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Use Evaluation of Microbioreactors in theStabilization of Different Kinds of OrganicResidues for Organic Fertilizers Production.Dores-Silva, P. R.; Landgraf, M. D.; Rezende, M.O. O. In: 15th IHSS MEETING, 2010, Tenerife.

Chemical Differentiation of

Domestic Sewage Sludge and Cattle ManureStabilized by Microbioreators: Study by

Pyrolysis Coupled to Gas ChromatographyCoupled to Mass Spectroscopy. DORES-SILVA, P. R. ; LANDGRAF, M. D. ; Rezende, M.O. O. Journal of the Brazilian Chemical Society(in press), 2015.

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