Marcelo Zaiat.

O conceito de biorrefinaria tem sido aplicado a sistemas de tratamento de águas residuárias e de resíduos sólidos por vários grupos de pesquisa em todo o mundo. Muitos avanços têm sido obtidos principalmente com a aplicaçõao da biotecnologia anaeróbia, com rendimentos e produtividades crescentes na produção de ácidos orgânicos, solventes, bioplásticos, hidrogênio e metano, entre outros produtos de interesse. O domínio crescente dos conceitos básicos associados ao processo global tem levado a propostas diversificadas para valoração dos despejos e resíduos predominantemente orgânicos. Os grupos associados para o desenvolvimento deste projeto trabalham conjuntamente há mais de uma década, sempre com foco nos fundamentos dos processos e, com esta proposta, buscam a consolidação deste conhecimento acumulado para testar a hipótese de que é possível a aplicação e consolidação do conceito de biorrefinaria ao processamento de águas residuárias e resíduos sólidos pela aplicação de tecnologia anaeróbia, aliada a processos físico-químicos e catalíticos. O objetivo geral do projeto temático é aprofundar o conhecimento sobre a aplicação de tecnologia anaeróbia, como unidade principal ou combinada com processos físico-químicos e com processos químicos catalíticos, para o processamento de águas residuárias e resíduos sólidos, subprodutos de processos industriais, para consolidação do conceito de biorrefinaria. Para isso, os grupos trabalharão de forma integrada para: (i) aplicar diferentes processos de transformação e de reatores anaeróbios, no tratamento de subprodutos e águas residuárias da agroindústria, com a finalidade de geração de bioenergia e obtenção de produtos de elevado valor agregado; (ii) valorar resíduos lignocelulósicos dentro do conceito de biorrefinaria por meio de codigestão, integração da liquefação hidrotérmica e digestão anaeróbia e conversão direta de derivados da biomassa lignocelulósica utilizando catalisadores heterogêneos bifuncionais; (iii) desenvolver e investigar catalisadores à base de metais não-nobres para a conversão direta de CH4 e CO2 a ácido acético e para a conversão de CH4 e CO2 a gás de síntese via DRM (dry reforming of methane); (iv) desenvolver modelos matemáticos para os processos anaeróbios presentes em biorrefinairas; (v) aplicar a metodologia de Análise de Ciclo de Vida (ACV) para a determinação do desempenho ambiental da biorrefinaria. Com isso, espera-se que a visão tradicional do saneamento seja superada, para que se consolide definitivamente a visão de recuperação de energia e materiais para a adequação ambiental dos efluentes e resíduos gerados.

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).

Novas abordagens são necessárias para reduzir a emissão de contaminantes de preocupação emergente (CECs). Algumas fontes contribuem fortemente para tais emissões, o que direcionou o foco do PRESAGE no tratamento descentralizado de águas residuárias (WWT). Será realizada uma análise integrada do comportamento de micropoluentes orgânicos (OMPs), microrganismos e genes resistentes a antibióticos (ARMs / ARGs), patógenos e vírus. A contribuição de tal mistura complexa na ecotoxicidade do efluente final será avaliada. As tecnologias serão validadas em 4 unidades de demonstração tratando água preta e cinza, e efluentes de hospitais e uma indústria de antibióticos, em estreita colaboração com o setor industrial. Especialistas na área de tratamento de águas residuárias, microbiologia e ecotoxicologia irão cooperar fortemente e participar de um plano de mobilidade com foco em habilidades complementares.

A produção de bioenergia, em especial os biocombustíveis líquidos, tem sido promovida para aumentar a segurança energética e reduzir os impactos das mudanças climáticas. No entanto, a expansão da produção de biocombustíveis com base em culturas de alimentos e seus impactos no uso da terra originaram o debate "alimentos vs. bioenergia". Ao mesmo tempo, a pecuária é a atividade humana com maior território ocupado no planeta, com pastagens e áreas agrícolas dedicadas à produção de alimentos para gado. A pecuária nacional apresenta baixa produtividade média devido ao manejo extensivo, ao baixo uso de insumos e à baixa tecnificação. Neste contexto, a integração da produção de etanol com a pecuária pode melhorar o uso de terra, pois sistemas mais intensivos podem manter, ou mesmo aumentar, a produção de alimentos enquanto reduzem o uso da terra. É possível, portanto, expandir a área destinada à produção de biocombustíveis sem deslocar o cultivo de alimentos ou a pecuária, que, por sua vez, poderiam avançar em áreas de vegetação natural. Este projeto objetiva a otimização de um sistema integrado para produção sustentável de alimentos e bioenergia, considerando as sinergias entre as cadeias produtivas da cana-de-açúcar (considerando processos de 1 e 2 geração), pecuária bovina e outras culturas (ex. milho, cana-energia, soja e amendoim). A Biorrefinaria Virtual de Cana-de-Açúcar (BVC) - uma plataforma computacional que simula toda a cadeia produtiva e avalia os impactos de sustentabilidade de diferentes alternativas/rotas de biorrefinaria - será utilizada neste projeto. Modelos computacionais representativos de cada sistema, com base em dados experimentais e de literatura, e metodologias de avaliação de sustentabilidade serão desenvolvidos e integrados para a otimização dos impactos econômicos, ambientais e sociais da integração de cana-de-açúcar e pecuária.

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.

O principal objetivo deste projeto é o de compreender mais aprofundadamente os mecanismos envolvidos na produção de energia com as CCMs de forma a atingir aumentos significativos na produção de energia e simultaneamente realizar tratamento de efluentes. Isto pode ser conseguido através da otimização do consórcio microbiano, das condições de operação, da estrutura física do biofilme e da sua estabilidade. A estratégia inovadora deste projeto, é otimizar o comportamento elétrico das CCMs através da articulação entre a potência obtida, eficiência energética e o tratamento de efluentes (determinando a carência química de oxigénio) e o controlo da estrutura física e biológica do biofilme através da manipulação de variáveis externas como a temperatura, pH, taxa de arejamento e condições hidrodinâmicas.

Esse projeto pretende melhorar o processo de granulação em reatores de terceira geração UASB mediante o uso de materiais naturais do Brasil ou de Cuba que possam ser de utilizados nas duas regiões, assim como incrementar a eficiência do processo mediante o uso da tecnologia de reatores de leito fixo como terceira configuração para obter melhores resultados no tratamento das águas residuárias tanto suínas como do processo da destilação do álcool (etanol). Além disso, o projeto permitira obter métodos para recuperar o potássio dos efluentes dos sistemas anaeróbios quando são tratadas as vinhaças empregando materiais naturais como adsorventes para uma maior redução da carga contaminante das mesmas, além de permitir o despejo de vinhaça sem efeitos negativos ao meio ambiente. O potássio poderá ser utilizado com fins agrícola, essencialmente em solos para cultivo das bananas.

The objective of this project is to enable transfer of knowledge in the field of wastewater treatment through an exchange program among eight research groups; early and senior researchers will participate and work on new process configurations for wastewater treatment. Innovative unit processes will be studied at bench and pilot scale and combined into wastewater treatment systems optimized with respect to wastewater characteristics and environmental conditions.

PEOPLE MARIE CURIE ACTIONS
International Research Staff Exchange Scheme Call: FP7-PEOPLE-2011-IRSES

Nos últimos anos são grandes os esforços de várias instituições de pesquisa e desenvolvimento, além de iniciativas do setor privado, no sentido de desenvolver soluções tecnológicas que aumentem a eficiência e a sustentabilidade (econômica, ambiental e social) do processo de obtenção de açúcar, etanol e bioeletricidade a partir da cana-de-açúcar. Além disso, fica cada vez mais claro que para viabilizar a produção de etanol de 2ª Geração é imprescindível entender e otimizar os processos das usinas de 1ª Geração. Dentro deste contexto, este projeto visa, através de um esforço coordenado dos grupos de pesquisa envolvidos, desenvolver uma ?Usina Virtual de 1a Geração? que permita comparar e otimizar diferentes rotas tecnológicas empregadas na produção de açúcar, etanol e bioeletricidade. Para atingir os objetivos desta proposta será empregado o ambiente de simulação EMSO (Environment for Modeling, Simulation, and Optimization) como plataforma de desenvolvimento para construção da Usina Virtual de Cana-de-açúcar. Este software, concebido e desenvolvido no País, vem a ser um simulador dinâmico e otimizador de processos orientado por equações. Como característica principal deste software, tem-se o total acesso aos modelos matemáticos desenvolvidos e a facilidade de inserção de novos modelos ou aprimoramento daqueles já existentes, o que possibilita o desenvolvimento de uma biblioteca de modelos voltada especificamente a temas relacionados com a biorrefinaria. Dada a dimensão do desafio representado pela construção da Usina Virtual de 1a Geração esta proposta envolve temas que abrangem, dentre outros, a coleta de dados técnicos nas usinas, a modelagem e integração energética de etapas do processo de produção, o levantamento de custos de equipamentos, além da atuação colaborativa e sinérgica dos vários grupos através do gerenciamento e compartilhamento da grande quantidade de informação e modelos gerados pelas pesquisas.

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.
Projeto Temático.
Vigência: 01/08/2010 a 31/07/2015
Valor concedido: R$2.607.075,33 (FAPESP)

Projeto aprovado no âmbito do Programa de Equipamentos Multiusuários 3 (EMU) da FAPESP para aquisição de um equipamento de LC/MS/MS para uso compartilhado entre EESC-USP, FZEA-USP e DEQ-UFSCar.
Vigência: 01/11/2010 a 31/10/2012

As águas residuárias ricas em sulfato da indústria de mineração constituem-se como a principal fonte de poluição causada pelo enxofre. A exposição dos minérios das pilhas de rejeito ou estéreis ao oxigênio e à água provoca a oxidação dos compostos ricos em sulfetos e resulta na formação de ácido sulfúrico e na solubilização de metais. O baixo, pH aliado à elevada concentração de metais, pode comprometer os corpos d?água receptores e alterar a vida aquática desses ambientes. Dentre os tratamentos disponíveis para as drenagens ácidas de minas, aqueles que envolvem microorganismos têm apresentado inúmeras vantagens frente aos tratamentos físico-químicos. Os tratamentos biológicos resultam em boa remoção de metais do efluente, além da geração de certa alcalinidade em efluente mais ácidos. Aliado a isso, pode-se citar ainda, uma outra vantagem que seria a recuperação do enxofre elementar ao final do tratamento. Os reatores anaeróbios têm apresentado resultados importantes nos processos de remoção de sulfato. Utilizando-se biomassa contendo bactérias redutoras de sulfato, boas eficiências de remoção podem ser obtidas. Com o objetivo de avaliar os processos de remoção de sulfato, o presente projeto pretende operar dois reatores anaeróbios com biomassa contendo bactérias redutoras de sulfato. Um reator com biomassa na forma de grânulos (reator do tipo UASB) e um reator com biomassa imobilizada (reator do tipo RAHLF). Dessa forma, as melhores condições operacionais (tipo de reator, tipo de inóculo, concentração de sulfato) para tratamento da água residuária em estudo poderão ser definidas. E, para completar o ciclo do enxofre, estudos adicionais serão conduzidos com o objetivo de recuperar o enxofre elementar.
Vigência: 01/04/2008 a 31/03/2010
Valor concedido: R$98.670,00 (FAPESP)

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.
Vigência: 01/02/2006 a 31/01/2010
Valor concedido: R$1.223.343,97 (FAPESP)

Embora não existam relatos de contaminação por aldicarbe no Estado de São Paulo, este pesticida é utilizado em atividades agroindustriais economicamente importantes, como citros e cana-de-açúcar. E levando-se em conta sua elevada mobilidade no solo, a possibilidade de lixiviação e posterior contaminação pode ser considerada alta. É importante ressaltar que nem sempre determinados poluentes podem ser detectados por razões que vão desde a sua rápida degradação no ambiente a outras substâncias (metabólitos) igualmente tóxicas à impossibilidade de análise devido às dificuldades apresentadas na obtenção de seu padrão analítico. Observa-se também no país a falta de um plano de controle de pesticidas, já que o aumento das vendas não foi acompanhado de um aumento no monitoramento dos produtos e seus metabólitos. O foco da biotecnologia ambiental tem se fundamentado na biorremediação, que envolve o uso de organismos vivos para degradar poluentes e transformá-los em compostos menos tóxicos ou não tóxicos no sentido de reabilitar áreas contaminadas. Como não há relatos da utilização de sistemas biológicos para a degradação do aldicarbe, o emprego do RAHLF com esta finalidade demonstra o caráter pioneiro e inovador do projeto, fundamentado nos bons resultados já obtidos com outros contaminantes. Ademais, sob condições anaeróbias a velocidade de degradação do aldicarbe em solos e sedimentos apresenta-se maior, demonstrando a sua aplicabilidade sob estas condições. Apesar da degradação do aldicarbe ocorrer na ausência de co-substratos, a presença dos mesmos (acetato e glicose) aumentou consideravelmente a velocidade de degradação. Assim, a hipótese de utilizá-los surge como uma importante ferramenta de otimização do processo de biorremediação. O caráter inovador do trabalho proposto é avaliar a degradabilidade do aldicarbe e levantar dados cinéticos sob diferentes condições operacionais.
Vigência: 01/07/2005 a 30/06/2007
Valor concedido: R$40.000,00

A obtenção do hidrogênio, via fermentação, está sendo estudada como alternativa ao uso de combustíveis fosseis para geração de energia, uma vez que o hidrogênio é um combustível renovável, apresenta alta conversão de energia por unidade de massa e não gera gases causadores do efeito estufa. O processo fermentativo é um processo de baixo custo quando comparado aos processos tradicionais e mais simples que o processo fotossintético. Águas residuárias podem ser utilizadas para obtenção de H2, unindo tratamento de efluente e geração de energia. Até o início de 2004 a maioria das pesquisas de obtenção biológica de H2 se concentrava na Coréia, Japão e Taiwan. Pequenas contribuições vinham dos Estados Unidos e Europa, enquanto que o Brasil ainda não havia despertado para esse tema. Atualmente, o H2 vem sendo empregado tanto na área automobilística (BMW, Honda e Daimler-Chrysler) na forma de célula combustível substituindo baterias convencionais, assim como para gerar energia elétrica em residências, sendo que a empresa UniTech, conjuntamente com a Companhia Energética de Minas Gerais, já adaptou a célula para uso comercial (projeto financiado pela FAPESP - PIPE). Em função do mercado que está surgindo, este trabalho tem como proposta estudar a produção biológica do H2 em reatores anaeróbios aplicados ao tratamento de águas residuárias industriais, avaliando parâmetros que influenciam a produção de hidrogênio: tempo de detenção hidráulica, temperatura, pH, configuração de reator e fluxo de alimentação, de forma a otimizar e maximizar a produção, tornando o processo viável economicamente.
Vigência: 01/07/2005 a 30/11/2007
Valor concedido: R$110.815,00 (FAPESP-05/00789-7)

O projeto de pesquisa proposto tem como objetivo principal o projeto, a instalação e a operação de uma planta piloto de tratamento de H2S proveniente do tratamento anaeróbio de águas residuárias. O estudo visa a descontaminação do gás H2S, em uma coluna de lavagem de gás, indiretamente por solução de Fe3+ proveniente de uma coluna com células de Thiobacillus ferrooxidans-LR imobilizadas em PVC. Os estudos preliminares em escala de laboratório já foram realizados como parte integrante de uma tese de doutoramento (Processo FAPESP no 97/01637-8) de forma que os resultados obtidos apresentaram ser extremamente promissores dando suporte para o scale-up que esta sendo proposto no referido projeto. O gás a ser tratado simulará biogás gerado em reatores anaeróbios, contendo metano, dióxido de carbono e gás sulfídrico (1 a 3%).
Vigência: 01/09/2002 a 31/12/2004
Valor concedido: R$42.138,00 (FAPESP - 02/03807-8)

O projeto de pesquisa tem 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 parte 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.
Vigência: 01/09/2001 a 31/08/2005
Valor concedido: R$533.996,74 e US$145.781,19 (FAPESP - 01/05489-0)

Devido à crescente preocupação em relação à contaminação de aqüíferos por derramamanento de combustíveis, novas tecnologias de remediação vêm sendo desenvolvidas a fim de recuperar as áreas degradadas, enfatizando a degradação dos poluentes ao invés dos tratamentos tradicionais de remoção e disposição. A biotransforrmação anaeróbia de vários hidrocarbonetos aromáticos encontrados na gasolina, inclusive os BTEX (benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos), tem sido estudada tanto em escala laboratorial quanto em campo, demonstrado ser bastante eficaz na degradação de tais poluentes. A utilização de biorreatores na degradação de compostos tóxicos representa proposta potencial para aplicação prática, principalmente os sistemas contendo biomassa imobilizada, permitindo a obtenção de altas concentrações celulares aliado a altos tempos de residência celular. Este trabalho tem como objetivos: (1) Estudar a viabilidade da degradação dos BTEX no reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) (2) Obter parâmetros cinéticos para a degradação dos BTEX como base para aumento de escala e para aplicação de sistema em escala real; (3) Avaliar os microorganismos envolvidos na degradação anaeróbia dos BTEX por meio das técnicas de biologia molecular e microscopia. Este estudo visa o desenvolvimento de uma tecnologia alternativa na recuperação de aqüíferos contaminados bem como para tratamento de efluentes contendo BTEX.
Vigência: 01/12/2001 a 30/01/2004
Valor concedido: R$160.000,00

O trabalho de pesquisa proposto objetivou a avaliação da dinâmica da adesão da biomassa anaeróbia em suportes inertes. A adesão de bactérias anaeróbias em vários suportes está sendo avaliada em reatores em escala de laboratório através de técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Está sendo avaliada também a influência do tipo de substrato na dinâmica de adesão da biomassa anaeróbia em um suporte inerte largamente empregado em biorreatores anaeróbios, a espuma de poliuretano. Paralelamente a esses experimentos, estão sendo estudados aspectos de reatores contínuos e descontínuos utilizando células imobilizadas para tratamento de águas residuárias, dando continuidade às pesquisas realizadas nesse sentido no Laboratório de processos Biológicos da EESC /USP. Os dois sistemas estudados são o reator anaeróbio horizontal de leito fixo, reator contínuo em estudo desde 1994 e o reator anaeróbio em batelada contendo células imobilizadas em suporte inerte.
Vigência: 01/01/2000 a 31/03/2001
Valor concedido: R$41.362,01 e US$3.880,56

Este projetop avaliou os parâmetros cinéticos e de transferência de massa de um reator radial de leito fixo, em escala piloto, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano alimentado com efluente de um Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo (RAHLF) que trata esgoto sanitário. Os resultados principais demonstram que as resistências à transferência de massa líquido-sólido e intraparticular afetam significativamente a velocidade global de conversão no sistema. Os valores dos coeficientes volumétricos de transferência de oxigênio (KLa), para vazões de ar entre 2 e 15 l.min-1, variaram entre 15,7 e 38,6 h-1 para água, e 9,4 a 32,4 h-1 para esgoto pré-tratado. A velocidade intrínseca de consumo de oxigênio foi estimada em 0,00554 mg O2.g SSV-1.s-1.A velocidade de remoção de DQO pôde ser representada pela modelo cinético de primeira ordem e a conversão de nitrogênio seguiu modelo de reações em série, também de primeira ordem, sendo o valor das constantes cinéticas k1 e k2 iguais a 0,00419 mim-1 e 0,11040 min-1, respectivamente.
Vigência: 02/10/2000 a 30/09/2001
Valor concedido: R$12.928,52

Este trabalho investigou o desempenho de quatro reatores em batelada seqüencial para tratamento de esgoto sanitário, três contendo biomassa suspensa (SBR) e um contendo biomassa imobilizada em espuma de poliuretano (SBBR). O tempo de ciclo (batelada) dos reatores do tipo SBR foi definido como enchimento (2h), reação com agitação (3h), sedimentação (2h), descarga (0,5h) e repouso (0,5h). O reator do tipo SBBR não apresentou período destinado à sedimentação, pois a biomassa estará imobilizada. Entretanto, para comparação, esse reator também foi operado, com ciclo de 8 horas, onde os tempos de cada fase foram divididos em enchimento (2h), reação c/ agitação (5h), descarga (0,5h) e repouso (0,5h).
Vigência: 27/11/2000 a 26/11/2001
Valor concedido: R$8.264,00

O trabalho de pesquisa teve como objeto principal de estudo o desenvolvimento de processos anaeróbios em batelada e batelada alimentada para tratamento de águas residuárias. Apesar de apresentarem grande potencial de aplicação prática, no atual estágio de desenvolvimento os reatores descontínuos anaeróbios apresentam mais problemas e aspectos não elucidados que metodologias e práticas de operação bem definidas e estabelecidas. Os maiores problemas detectados são possibilidade de existência de zonas mortas; altos tempos necessários para sedimentação em relação ao tempo de reação; arraste considerável de sólidos na descarga; partida lenta; poucos estudos sobre agitação; poucos estudos sobre forma de alimentação (descontínua ou descontínua alimentada); possível inibição devido a flutuações na carga orgânica. Duas linhas foram seguidas neste trabalho para tornar o processo anaeróbio descontínuo viável para aplicação em escala industrial: otimização dos aspectos operacionais em reatores anaeróbios descontínuos utilizando biomassa auto-imobilizada na forma de grânulos, e concepção e desenvolvimento de reatores anaeróbios descontínuos contendo células imobilizadas em suporte inerte.
Vigência: 01/02/1998 a 31/01/2002
Valor concedido: R$104.471,67 e US$95.890,23