Maria Bernadete Amancio Varesche Silva.

Ascarel é o nome comercial dado a bifenila policlorada (PCB) comercializada no Brasil. Essa substância foi utilizada como isolante térmico em equipamentos elétricos desde 1930.PCB é considerado de dificil degradação e seus efeitos sobre os seres humanos ainda são pouco conhecidos. O objetivo desta atividade é desenvolver tecnologia de degradação "in situ" do PCB presente em solos contaminados através de processos de bioestimulação e bioaumentação. Serão utilizadas linhagens bacterianas isoladas desse solo com potencial em degradar o PCB, dessa forma pretende-se acelerar da biodegradação do poluente.

Coordenadora Local da Rede de Laboratórios de Microbiologia Aplicada ao Saneamento Ambiental. Nesse projeto foram desenvolvidos 8 protocolos científicos para treinamento de pessoal técnico na aplicação de técnicas de microbiologia de anaeróbios e cromatografia gasosa. Foram ministrados 4 cursos de treinamento durante uma semana, com apoio financeiro para pesquisa da FINEP e bolsas DTI do CNPq.

Trata-se de parceria internacional envolvendo o Imperial College London (Inglaterra) com o Prof. Po-Heng Lee em pesquisa sobre a utilização de ferramentas metaômicas (metagenômica e metatranscriptômica) e processamento dos dados com ferramentas de bioinformática de amostras provenientes de reatores Anaeróbios de Leito Fluidificado (AFBR), dos quais dois foram aplicados a remoção simultânea dos surfactantes Nonilfenol Etoxilado (NPe) Linear Alquilbenzeno Sulfonado (LAS) e Linear Álcool Etoxilado (LAE) em esgoto sintético (SS) e outros dois a codigestão de esgoto doméstico e efluente de lavanderia (DSLW). O monitoramento dos reatores, análises físico-químicas e cromatográficas foram coletadas durante a pesquisa de doutorado de Henrique de Souza Dornelles do PPGSHS-EESC-USP, enquanto o sequenciamento metatranscriptômico e metagenômico e o processamento das amostras por meio de técnicas de bioinformática e estatística será realizado junto à equipe do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do Imperial College de Londres.

Parceria com o Prof. Eulogio Castro Galiano do Centro de Estudos Avançados em Ciências da Terra, Energia e Ambientais (CEACTEMA) da Universidade de Jaén (Espanha) para realização de pré-tratamento da biomassa e conversão em produtos de interesse biotecnológico, referente ao estágio BEPE FAPESP da Dra.Camila Borges da Silva Rabelo. Assim, essa experiência pode, sem dúvida, potencializar as pesquisas com muitos outros tipos de biomassa abundantes no Brasil, inclusive os próprios resíduos da videira, uma vez que o cultivo da uva se expandiu por todo o país, abrangendo principalmente Rio Grande do Sul, Santa Catarina, sul de Minas e Vale do São Francisco. O objetivo deste projeto é a caracterização da biomassa oriunda de cultivo de videiras, os brotos de videiras, visando a recuperação de múltiplos produtos secundários a partir desta biomassa. Para tanto, o projeto é proposto em cinco etapas, a saber: (1) revisão da literatura para atualização do estado da arte, principalmente sobre o tema de resíduos de videiras e pré-tratamentos aplicados, o que resultará em um artigo científico de revisão; (2) coleta e caracterização físico-química dos brotos de videiras; (3) extração de compostos bioativos da biomassa a ser realizado por meio de metodologia estatística para otimização da temperatura, tempo e relação sólido:líquido do processo, (4). aplicar-se-á diferentes pré-tratamentos na biomassa: explosão a vapor, autohidrólise, pré-hidrolise ácida e deslignificação. Após os pré-tratamentos, os sólidos pré-tratados e os hidrolisados resultantes do processo serão caracterizados e (5) estudar-se-á as principais configurações do processo para obtenção dos bioprodutos identificados a partir das frações pré-tratadas. O pré-tratamento será também aplicado ao bagaço de cana de açúcar.

O tratamento convencional de águas residuárias é insuficiente para proteger nossos corpos d'água dos chamados micropoluentes (ou contaminantes emergentes), que têm efeitos adversos como redução da diversidade de bactérias e de algas em águas correntes, alterações de comportamento e morfologia da biota aquática e interferência no sistema hormonal da vida selvagem e dos seres humanos. Além disso, devido à regulamentação pouco restritiva, os esgotos tratados no Brasil têm a presença de compostos nitrogenados em quantidade suficiente para causar a floração de algas em represas e lagos, o que pode tornar inviável o uso desses recursos hídricos para abastecimento público. Nesse sentido, o principal desafio desse projeto consistirá na implementação de biorreatores em configurações não convencionais (contínuos de leito fixo ordenado e fluidizado e de leito expandido ou membrana, e descontínuos em bateladas sequenciais) na remoção de micropoluentes e nitrogênio, no intuito de mitigar os impactos ambientais causados por esses compostos. O aspecto importante e diferencial consiste na inserção de forma conjunta das abordagens de tecnologia e engenharia de bioprocessos, de química analítica instrumental, de microbiologia molecular, e de toxicologia, na síntese e condução dos protocolos experimentais a serem implementados por uma equipe multidisciplinar com experiência em pesquisa aplicada ao Saneamento Ambiental do Brasil. Pretende-se propor diferentes possibilidades inovadoras de remoção de micropoluentes e de nitrogênio pela aplicação de diferentes condições operacionais dos biorreatores, com possibilidade de comparação das melhores condições pelo acompanhamento analítico de compostos emergentes e sua relação com a microbiota desenvolvida em biofilmes, além da tecnologia diferencial para o processo autotrófico de remoção de nitrogênio. Nesse contexto, serão contempladas as áreas de conhecimento relacionadas à engenharia de processos biológicos, identificação taxonômica e funcional, e avaliação químico-analítica e ecotoxicológica, no intuito de ser obtida uma completude dos resultados, tanto no aspecto científico quanto no aspecto tecnológico da implementação em estações de tratamento de esgotos (ETE).

Parceria internacional envolvendo a Delft University of Technology (TU Delft ? Holanda) com o Prof. Julius Bernardus Van Lier e a Dra. Laís Américo Soares (EESC/USP) em pesquisa sobre o pré-tratamento de biomassas lignocelulósicas como uma etapa essencial para alterar a estrutura destes substratos e facilitar o acesso a polissacarídeos durante a hidrólise, aumentando com isso a taxa e rendimento de açúcares redutores. Novos métodos de pré-tratamento serão usados em bagaço de cana de açúcar, como energia solar concentrada (concentred solar power - CSP) e ablação por laser pulsado (pulsed laser ablation - PLA) em comparação ao convencional pré-tratamento hidrotérmico (HT) em termos de degradação de lignina e solubilização de polissacarídeos. Para tanto, variáveis independentes serão avaliadas visando à otimização dos pré-tratamentos do bagaço de cana-de-açúcar. Utilizando o bagaço pré-tratado nas condições ótimas, serão realizados teste de potencial metanogênico em pressão atmosférica e em elevadas condições de pCO2 para determinar a biodegradabilidade, eficiência, concentração de metano e ácidos orgânicos.

Parceria internacional envolvendo o Institut National de Recherche em Sciences et Technology pour l`Environmental et l`Agriculture, Antony (IRSTEA ? França) com a Profa. Ariane Bize e a EESC/USP em pesquisa BEPE de doutorado de Franciele Pereira Camargo sobre o estudo de dados metagenômicos aplicados ao processo de digestão anaeróbia de resíduos sólidos de citros, bem como o uso de abordagens estatísticas (R software) para sua análise. Para tanto, será realizada uma análise comparativa entre o inóculo utilizado como fonte de microrganismos fermentativos, sendo este o lodo de um reator UASB destinado ao tratamento termofílico de vinhaça de cana-de-açúcar, e a biomassa obtida após a aplicação deste inóculo em reatores em batelada aplicados à obtenção de bio-hidrogênio a partir de resíduos sólidos do processamento de citros.

O grande desafio desse projeto de pesquisa é estabelecer as bases para aplicar o conceito de biorrefinaria a uma estação de tratamento biológico de águas residuárias, com geração de biocombustíveis e de produtos de alto valor agregado. Tal concepção se baseia no emprego de reatores anaeróbios como unidades principais da estação, principalmente pelo fato desse processo ter como produtos finais uma grande variedade de ácidos orgânicos e solventes na fase líquida, além de hidrogênio e metano na fase gasosa. Nessa nova abordagem, águas residárias predominantemente orgânicas são as matérias-primas do processo e a estação de tratamento, com seus equipamentos e reatores, constituem a rede de instalações para geração de produtos e subprodutos de alto valor agregado. Muitos desafios devem ser superados com essa nova concepção a começar pelas baixas concentrações de matéria orgânica encontradas em águas residuárias o que leva a geração de produtos também em baixas concentrações. A esse desafio se soma a complexidade da composição das águas residuárias, com variações temporais e espaciais. O uso de culturas microbianas mistas, embora seja uma grande vantagem para a biotecnologia anaeróbia, passa a ser um outro desafio para a concepção de biorrefinaria já que o controle do processo pode se tornar difícil. Para superar esses desafios, um grupo multidisciplinar de pesquisadores foi constituído com o objetivo de estabelecer os fundamentos de uma biorrefinaria alimentada com águas residuárias que gere energia e materiais de alto valor agregado além de cumprir com sua função principal de mitigação dos impactos ambientais de lançamento de despejos líquidos no ambiente.

Parceria internacional com o Prof. Pablo Antonio Lara Martin para realização de estágio BEPE de pós-doutorado do Dr. Fabrício Motteran sobre a degradação anaeróbia do LAS em reatores anaeróbios em batelada inoculados com sedimento marinho e lodo de reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB), utilizado no tratamento de águas residuárias de abatedouro de aves a fim de avaliar e identificar dos subprodutos e metabólitos, por meio de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa.

Resíduos lignocelulósicos, como o bagaço de cana-de-açúcar, são fontes abundantes de carboidratos e a sua bioconversão tem recebido grande atenção. Sabe-se que a produção biológica de hidrogênio e biogás torna a cana-de-açúcar economicamente competitiva, se as fontes de carboidratos forem de baixo custo, como os resíduos da agroindústria. Tendo em vista que o Estado de São Paulo é o maior processador de cana de açúcar do Brasil e que esta atividade gera grande quantidade de resíduos ricos em carboidratos, especialmente o bagaço de cana, neste estudo será estudada a sua utilização como substrato para a produção de hidrogênio. Para a execução desse projeto pretende-se realizar a hidrólise do bagaço utilizando o fungo Aspergillus niger bem como, a explosão a vapor (LPB/EESC/USP). Ensaio com reatores em batelada operados em condição mesofílica será realizado com diferentes concentrações de carboidratos totais oriundos do bagaço de cana de açucar pré-tratado (LPB/EESC/USP). O inóculo para o ensaio fermentativo de produção de H2 com bactérias imobilizadas em nanocoatings (Universidade do Minho, Portugal) será oriundo do ensaio em batelada com melhor rendimento de produção de H2. Substrato sintético similar ao empregado no ensaio em batelada será utilizado no ensaio com nanocoatings em reator de fluxo contínuo. Durante a operação serão testados diferentes tempos de detenção hidráulicos e por fim, será realizada caracterização microbiana por análises de Microscopia eletrônica de varredura criogênica "Cryo-SEM" para análise da microestrutura e da nanoporosidade dos nanocoatings. (AU)

Chamada Pública MCT/CNPq/MEC/CAPES Ação Transversal 06/2011 Casadinho/Procad

Os avanços alcançados nos últimos anos na área de tratamento biológico de águas residuárias municipais e industriais vem sendo sustentados por pesquisas básicas e aplicadas que envolvem, principalmente, os aspectos fundamentais dos processos e o desenvolvimento de biorreatores inovadores. O maior entendimento e domínio dos fenômenos básicos, aliado ao desenvolvimento de engenharia dos reatores biológicos, têm permitido a abertura de novas linhas de pesquisa que visem a recuperação de energia e de produtos a partir de águas residuárias em reatores anaeróbios ou em reatores combinados (anaeróbios-aeróbios), com base nos ciclos do carbono, nitrogênio, enxofre e fósforo. Essa abordagem permite que a água residuária seja considerada como matéria-prima para um processo biotecnológico que pode gerar energia e produtos de alto valor agregado, além de cumprir com a função primordial de controle da poluição ambiental. Assim, com base nesse enfoque, os grupos participantes desse Projeto Temático pretendem avaliar a geração de bioenergia em reatores anaeróbios na forma de hidrogênio e metano, estudar a aplicabilidade do biohidrogênio em células a combustível, aplicar o metano gerado em reatores metanogênicos como matéria-prima para produção de dimetil éter, além da adequação ambiental dos efluentes e resíduos gerados nos sistemas de geração de bioenergia a partir de águas residuárias.

Os reservatórios são conhecidos como ambientes de acumulação e exportação de
materiais orgânicos e inorgânicos e apresentam área expressiva no Brasil sendo, por
isso, importantes no ciclo global do carbono. Sob esse aspecto, o principal objetivo
deste projeto é contribuir para o entendimento da dinâmica do carbono no reservatório
de Itupararanga (SP) visando a sustentabilidade da Bacia do Rio Sorocaba. Este
reservatório é um dos principais mananciais da região de Sorocaba e extremamente
importante na gestão dos recursos hídricos do estado de São Paulo. Para atingir os
objetivos propostos serão avaliadas: a compartimentalização do reservatório, estoque
de carbono, produção de biomassa e composição das comunidades de fitoplâncton,
macrófitas aquáticas, perifíton, bacterioplâncton, zooplâncton e bentos, em diferentes
fases do ciclo hidrológico. Além disso, serão avaliadas as interações entre as
comunidades enfocadas na transferência de carbono, quantificadas as diferentes
formas de carbono na coluna de água e no sedimento e a contribuição de carbono
pelos rios formadores do reservatório. O conhecimento científico gerado sobre o ciclo
do carbono em um manancial de abastecimento de água, com características oligomesotróficas, propiciará alternativas de manejo integrado que garantam os usos
múltiplos em longo prazo.

Projeto de cooperação Internacional de Convênios Bilaterais referente ao Edital MCT/CNPq 60/2008 para projetos em conjunto de P&D&I - Américas (CNPq/DICyT) com o Uruguai.

Neste trabalho, será estudada a degradação anaeróbia do LAS nas seguintes abordagens de reatores: (1) reator operado em bateladas seqüenciais com biomassa granular (ASBR) e biomassa imobilizada em carvão vegetal (ASBBR), (2) reator anaeróbio de leito fluidificado preenchido com material suporte escolhido em testes preliminares e (3) reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) com biomassa imobilizada em carvão vegetal aplicado como pós-tratamento de água residuária contendo LAS. Todos os reatores serão inoculados com lodo proveniente de reator UASB utilizado no tratamento de resíduos de suinocultura. A alimentação será esgoto sintético acrescido de LAS. Exames microscópicos serão realizados para avaliar o crescimento microbiano nos diferentes suportes, além da aplicação da técnica de PCR/DGGE para constatar a diversidade microbiana em relação aos Domínios Bacteria e Archaea e ao grupo das Bactérias Redutoras de Sulfato. A identificação celular será realizada utilizando fragmentos do DNAr 16S a partir de bandas selecionadas no DGGE. Análises físico-químicas e cromatográficas de rotina serão realizadas nas variações temporais e espaciais nas fases de estabilização dos reatores. Através desse delineamento experimental pretende-se, ao final do trabalho, indicar tecnologias anaeróbias alternativas para a remoção de LAS e, principalmente, identificar as culturas predominantes visando contribuir para as escassas informações sobre a diversidade microbiana tropical.

Este projeto de pesquisa visa avançar no entendimento dos reatores biológicos anaeróbios e de sistemas combinados anaeróbios/aeróbios, tendo como base os ciclos biogeoquímicos envolvidos nos processos, com vistas à recuperação de matéria e energia contidas em águas residuárias, bem como ao controle da poluição dos recursos hídricos. O escopo geral do projeto é o aprofundamento no estudo de novas configurações de sistemas de tratamento de águas residuárias baseados em reatores anaeróbios, visando ao estabelecimento de bases racionais e critérios para projeto e aumento de escala desses reatores a partir dos fundamentos da engenharia de processos, bioquímica e microbiologia. Esse objetivo deve ser cumprido tendo por base o conceito amplo de controle ambiental e sustentabilidade. Ou seja, além de promover o controle da poluição dos recursos hídricos, os sistemas de tratamento deverão ser concebidos, sempre que possível, como sistemas de recuperação de matéria e de energia contidas nas águas residuárias. Diversos reatores e sistemas de tratamento serão avaliados tendo como base os ciclos do carbono, enxofre e nitrogênio, com enfoque nos aspectos fundamentais de engenharia e de microbiologia. Além da recuperação de compostos de interesse (carbono, nitrogênio, fósforo e enxofre), pretende-se desenvolver processos que permitam a produção e recuperação de hidrogênio para alimentar células combustíveis ou sustentar processos redutivos de interesse ao controle da poluição ambiental. Além disso, esse projeto objetivará o aprofundamento nos estudos referentes à aplicação dos reatores anaeróbios para remoção de compostos tóxicos e persistentes, presentes em águas residuárias, em águas subterrâneas, ou em águas superficiais contaminadas.

A demanda global de energia, cerca de 80%, é dependente dos combustíveis fósseis. Além de ser recurso energético limitado, o processo de conversão tem causado mudanças climáticas globais, principalmente, com a emissão de poluentes como COx,, NOx, SOx, CxHx, fuligem, cinzas e outros compostos orgânicos; que são lançados na atmosfera como resultado de sua combustão. Em função disso, medidas mitigadoras têm sido estudadas para frear essas explorações energéticas e ações ambientais têm sido sugeridas buscando, no hidrogênio, fonte de energia. Portanto, se tem procurado alternativas em outras fontes de energia buscando satisfazer o crescimento da demanda energética mundial. O hidrogênio tem sido usado amplamente nas seguintes condições: (a) reagente nos processos de hidrogenação, utilizado para produzir compostos de baixo peso molecular em compostos saturados, hidrocarbonetos superiores ou para remover enxofre e compostos nitrogenados; (b) utilizado para remover quimicamente oxigênio como prevenção de oxidação e corrosão e; (c) combustível em motor de foguetes. Existem diversos métodos de obtenção de hidrogênio na natureza através de combustíveis fósseis, água e biomassa. Com combustíveis fósseis os processos energéticos envolvidos são os seguintes: emissão de vapor de gás natural, erupção termal de gás natural, oxidação parcial de hidrocarbonetos e gaseificação do carvão. Através da água a obtenção de hidrogênio ocorre, principalmente por eletrólise, fotólise, processos termoquímicos, decomposição termal direta e produção biológica. Na decomposição da biomassa ocorre gaseificação ou pirólise com emissão de mistura de gases H2, CH4, CO, CO2, N2. 
Os processos biológicos de produção de H2 podem ocorrer utilizando-se os seguintes caminhos: (a) biofotólise da água utilizando alga e cianobactérias; (b) fotocomposição de compostos orgânicos por bactérias fototróficas anoxigênicas; (c) produção fermentativa de hidrogênio por meio de compostos orgânicos e; (d) sistemas híbri

A água, na forma liquida, tem suas características alteradas em conseqüência de seu uso e da ocupação das bacias hidrográficas. Uma das piores conseqüências desse quadro, o esgoto gerado, pode ou não passar por tratamento antes de ser lançado no corpo receptor. Este, ao receber um efluente tratado, sofre deterioração da sua qualidade que pode ser maior ou menor dependendo da sua resistência e resiliência. Com o intuito de minimizar o problema ambiental causado pelo lançamento de esgotos nos sistemas aquáticos, estes podem ser tratados em sistemas construídos (reatores anaeróbios, lodos ativados, filtros biológicos e lagoas de estabilização) e naturais (rios e ?wetlands?). A utilização de lagoas de estabilização, recomendada para regiões pobres de clima tropical, dependendo do manejo, pode não resolver completamente os problemas relacionados a qualidade dos efluentes sobrecarregando o processo de depuração nos sistemas lóticos. Visando, portanto, o desenvolvimento com sustentabilidade dos recursos hídricos do Baixo Ribeira do Iguape, região menos desenvolvida do Estado de São Paulo, este projeto objetiva o estudo da dinâmica de sistemas redutores de cargas poluídoras nas microbacias dos rios Jacupiranga e Pariquera-açu.

A aplicação de metodologias em Microbiologia de Anaeróbios Estritos e aquelas relacionadas com a Biologia Molecular possibilitará o conhecimento da Ecologia Microbiana relacionando a fisiologia, a diversidade de microrganismos e a cinética de degradação de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX), sob condições desnitrificantes. Serão realizados enriquecimentos seletivos para o crescimento desses microrganismos utilizando meios de cultura específicos com esses hidrocarbonetos aromáticos e nitrato. Posteriormente, será realizado o isolamento e a caracterização nutricional da cultura com diferentes substratos orgânicos e nitrato. Ensaios cinéticos em reatores em batelada serão realizados para a determinação das velocidades específicas de crescimento (mmáx) e o tempo de geração (Tg) para diferentes concentrações desses compostos. As amostras isoladas em presença de benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos serão identificadas utilizando-se as metodologias moleculares de PCR , clonagem e sequenciamento. O presente projeto contará com a colaboração, nas análises cinéticas, do Prof. Dr. Edson Luiz Silva do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos, e do Prof. Dr.Otávio Henrique Thiemann, do Instituto de Física de São Carlos (IFSC - USP), nas análises filogenéticas dos microrganismos.

O projeto de pesquisa proposto terá como escopo principal o desenvolvimento de configurações de reatores anaeróbios para tratamento de águas residuárias com ênfase em estudos fundamentais, buscando parâmetros racionais para aumento de escala e projeto. Esta abordagem, baseada nas configurações dos reatores, apresenta como ponto principal a possibilidade de estudo crítico das diversas alternativas através da comparação de configurações, resultando na proposição de aplicações específicas para cada configuração estudada, além de permitir a análise segura dos aspectos positivos e negativos de cada configuração. O grupo multidisciplinar formado para este estudo partirá dos conhecimentos prévios sobre cada configuração levantados na literatura, avançando no sentido dos fundamentos de engenharia e microbiologia com o objetivo de se permitir aplicações seguras, através de modelos racionais que busquem a otimização das unidades e a redução de custos de implantação e operação.

O processo clássico de produção de álcool a partir de açúcares por fermentação e destilação gera um efluente chamado vinhaça, de alto poder poluente. A vinhaça constitui um dos grandes problemas ao meio ambiente quando lançada aos meios hídricos, pois possui uma ação redutora extremamente alta, exigindo uma elevada taxa de oxigênio para estabilizar-se, apresentando ainda características corrosivas e problemas de insalubridade.
Se por um lado fica evidenciado os problemas que o despejo desse resíduo nos cursos d'água acarreta, por outro, é ressaltada a riqueza destes materiais em componentes úteis à nutrição das plantas ou correção dos solos. Embora existam estudos sobre tratamento de efluentes líquidos da indústria sucro-alcooleira, no que se refere a tratamentos físico-químicos da vinhaça, ainda são poucos os trabalhos realizados e apresentados na literatura, sendo portanto, um campo que ainda precisa ser explorado. O tratamento físico-químico é uma forma simples e funcional de tratamento a partir do processo de coagulação, floculação e sedimentação. Tem como finalidade transformar as impurezas que se encontram em suspensão fina, em estado coloidal ou em solução, em partículas maiores, os flocos. Dessa forma, quando se adota este processo, procura-se com estas operações reduzir a DQO, ou a DBO do sobrenadante, arrastando para o lodo as partículas coloidais presentes na vinhaça, onde se concentra parte da matéria orgânica deste meio, para aproveitá-la como fertilizante.
Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo principal desenvolver um processo híbrido para o tratamento de vinhaça via combinação de técnicas físico-química e biológica. A etapa físico-química através da coagulação, floculação e sedimentação visa a obtenção de um lodo que possa ser lançado ao solo agrícola conferindo-lhe reais benefícios, com redução significativa da DQO do sobrenadante, permitindo um aumento da biodegradabilidade da vinhaça.