Upload
douglas
View
12
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Aula de Recursos do Solo do IQSC/USP.
Citation preview
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
1/52
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
2/52
Resduos Orgnicos
Esterco Bovino; Palha de Arroz; Restos Vegetais; Vinhoto; Lodo de Esgoto Domstico
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
3/52
Processos de Estabilizaoda Matria Orgnica
Compostagem
Vermicompostagem
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
4/52
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
5/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
6/52
Minhocas
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
7/52
Existem mais de 3500 espcies deminhocas
Podem se desenvolver em solo, lixo,lama, excrementos de animais,
compostos, restos vegetais, incluindomadeira em decomposio.
Eisenia foetida
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
8/52
PA = palha de arrozBC = bagao de canaRV = restos vegetais
I = inicial; C = compostado; V = vermicompostado
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
9/52
Compostagem X Vermicompostagem
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
10/52
Montagem dosExperimentos
PA + esterco bovinoBC + esterco bovino
RV + esterco bovino
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
11/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
12/52
PAI PAC PAV BCI BCC BCV RVI RVC RVV
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
13/52
PAI PAC PAV BCI BCC BCV RVI RVC RVV
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
NKTmgkg
-1
Matrizes
PAI PAC PAV BCI BCC BCV RVI RVC RVV
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Pem
mgkg
-1
Matrizes
Variao dos parmetros Nitrognio e Fsforo.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
14/52
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)
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
15/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
16/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
17/52
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)
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
18/52
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
19/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
20/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
21/52
Estabilizao Biolgica;
Digesto anaerbia.
Digesto aerbia.
Digesto aerbia auto-trmica.
Compostagem.
Estabilizao Qumica
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
22/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
23/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
24/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
25/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
26/52
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
27/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
28/52
Aplicao deVermicompostagem para aBiorremediao
(bioabilitao) de SolosContaminados por
Hidrocarbonetos PolicclicosAromticos
Dra Jussara Aparecida de Oliveira Cotta
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
29/52
Hidrocarbonetos PolicclicosAromticos
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
30/52
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
31/52
Mecanismo deFormao
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
32/52
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
33/52
Naftaleno
Acenafteno
Acenaftleno
FluorenoFenantreno
Antraceno
Fluoranteno
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
34/52
Pireno Benzo(a)antraceno
Criseno
Dibenzo(a)antraceno
Benzo(b)fluoranteno
Benzo(a)pireno
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
35/52
Benzo(k)fluoranteno
Benzo(g,h,i)pirileno
Indeno(1,2,3-cd)pireno
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
36/52
Os HPAs so molculas estveis;
Degradao atravs demicrorganismos (mineralizao).
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
37/52
HPAs com mais de 4 anisbenznicos:
Baixa presso de vapor
Adsorvem-se a pequenas
partculas
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
38/52
Efeitos Deletrios:
Bioacumulao eBiomagnificao
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
39/52
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).
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
40/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
41/52
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%
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
42/52
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)
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
43/52
Remediao
Adsoro em CarvoAtivado;Biorremediao no Local;Incinerao;Extrao com Solventes;Torres de Aerao;Etc.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
44/52
Compostagem
&
Vermicompostagem
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
45/52
Parte
Experimental
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
46/52
Extrao e
Determinaodos HPAs
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
47/52
Figura 2 Cromatgrafo lquido utilizado nasanlises com deterctor de UV-Vis e
fluorescncia acoplados em modo on-line.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
48/52
Cromatograma Utilizado paraQuantificao dos HPAs
Percentual de Remoo dos HPAs
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
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
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
50/52
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.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
51/52
O Laboratrio de QumicaAmbiental da USP - SoCarlos desenvolve outras
pesquisas visando utilizao de minhocascomo agentes
desimpactantes.
7/17/2019 Utilizao de microbiorreatores para estabilizao de resduos orgnicos e tcnica de bioabilitao
52/52
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.