Mestrado e Doutorado

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Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da influência da sazonalidade climática anual associada com a variação da dieta no potencial bioquímico de metano oriundo de dejeto bovino leiteiro em lactação e fora da lactação
(2024-12-16) Carlin, Marcus Lívio; Rodriguez, Renata Piacentini; Costa, Rachel Biancalana; Moura, Rafael Brito de
O aproveitamento energético do estrume bovino, por meio da produção de biogás, é uma técnica consolidada para o manejo desse material, contribuindo para a geração de energia na forma de gás metano. No entanto, é essencial que os sistemas de produção de biogás e biometano apresentem poucas variações decorrentes das características do substrato. Devido às dimensões continentais do Brasil, as práticas de manejo do gado de corte e leiteiro variam ao longo do ano, especialmente devido às diversidades das condições climáticas. Neste contexto, este projeto teve como objetivo avaliar o Potencial Bioquímico de Metano (PBM) do estrume bovino leiteiro em diferentes épocas do ano. Foram realizadas quatro coletas de estrume bovino, oriundas de gado leiteiro, nos meses de abril, agosto e dezembro de 2023 e abril de 2024, correspondendo às estações climáticas do outono, inverno, primavera e verão, respectivamente. O estrume foi caracterizado em termos de sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV), e os ensaios de PBM seguiram o protocolo VDI 4630 que estabelece uma relação 2:1 em termos de SV, para o inóculo e o substrato, respectivamente. O inóculo utilizado foi proveniente de um reator UASB e os ensaios de PBM foram operados em frascos de borossilicato de 250 ml. Os ensaios foram conduzidos em sistemas separados, utilizando estrume bovino oriundo de vacas lactantes (L) e de vacas não lactantes (NL), referentes às quatro coletas. Os ensaios realizados com substratos oriundos das coletas tiveram duração de 130, 147, 133 e 113 dias, no verão, outono, inverno e primavera, com o volume médio acumulado de biogás de 2150 ml, 1185 ml, 1350 ml e 2585 ml, para os ensaios com estrume de vacas L e 1650 ml, 1335 ml, 860 ml, 1812 ml, para estrume de vacas não NL respectivamente. A produção específica de metano foi de 407, 122, 218, 219 ml NCH4/g SV, para as dietas L e 389, 145, 185, 208 ml NCH4/g SV para as dietas NL no verão, outono, inverno e primavera, respectivamente. Esses resultados sugerem uma influência significativa da dieta e da sazonalidade climática nos ensaios de PBM, uma vez que o metabolismo das vacas sofre alterações durante os diferentes períodos do ano. Essas descobertas destacam a importância de considerar as variações sazonais e as práticas de manejo na produção de biogás a partir de estrume bovino, visando a otimização dos sistemas de produção de biogás e biometano no Brasil.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação das pedreiras Bortolan e Novo Mundo e proposta de geossítios para o potencial geoparque de Poços de Caldas (MG)
(2025-06-17) Perucci, Marcos Vinícius Furtado; Roveri, Carolina Del; Ancelmi, Matheus Fernando; Magalhães, Ana Olívia Barufi Franco de
A geoconservação tem se consolidado como ferramenta estratégica para a valorização do patrimônio geológico, articulando ciência, educação e sustentabilidade. Inserido nesse contexto, o município de Poços de Caldas (MG) abriga o maior complexo alcalino da América do Sul e duas pedreiras desativadas, Bortolan e Novo Mundo, com potencial para integração ao Projeto Geoparque local. Este trabalho teve como objetivo avaliar essas pedreiras como geossítios e propor sua requalificação para uso público. A pesquisa fundamentou-se em revisões bibliográficas, levantamento de campo, aplicação de métodos de quantificação de valor científico, educacional, turístico e de uso, além de análises sobre riscos de degradação e propostas de medidas de geoconservação. Os resultados evidenciaram que ambas as pedreiras apresentam alto valor científico, educativo e turístico. A Pedreira Bortolan se destaca pela diversidade mineralógica, estudos internacionais e geologia única; já a Novo Mundo possui forte apelo para novas pesquisas científicas e potencial de uso público. A análise socioambiental confirmou o interesse popular pela história geológica regional, especialmente no contexto da criação de áreas verdes e de recreação em antigas pedreiras urbanas. Conclui-se que as pedreiras são geossítios com relevância para o geopatrimônio de Poços de Caldas, sendo recomendada sua transformação em Parque Geológico do Bortolan e Parque de Geoconservação da Pedreira Novo Mundo, contribuindo para a geoconservação, o geoturismo e o desenvolvimento sustentável do complexo alcalino.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação do potencial de produção de biogás e metano no contexto do aproveitamento de subprodutos da indústria sucroalcooleira: co-digestão anaeróbia e pré-tratamento fúngico do bagaço de cana-de-açúcar com Pleurotus ostreatus
(2025-02-26) Silva, Jessica Jacinta; Rodriguez, Renata Piacentini; Volpi, Maria Paula Cardeal; Kunz, Airton
Com o agravamento das mudanças climáticas, a necessidade pelo uso de fontes de energias limpas e renováveis é crescente, bem como a redução das emissões de gases de efeito estufa. A digestão anaeróbia (DA) se destaca como uma solução promissora, permitindo o aproveitamento de resíduos agroindustriais, como os da cana-de-açúcar, na produção de biogás. Este trabalho avaliou o potencial bioquímico de metano (PBM) a partir de diferentes resíduos da indústria sucroalcooleira, explorando a codigestão anaeróbia (Co-DA) e o pré-tratamento biológico. O estudo foi conduzido em três etapas distintas: Etapa 1: Nesta etapa, foi investigada a produção de biogás e metano através da Co-DA de vinhaça (V) e torta de filtro (TF), principais resíduos da indústria de etanol com esterco de aves (EA). Os resultados de PBM demonstraram que a monodigestão da V obteve 247 NmLCH4/g SV, enquanto a Co-DA da TF com o EA apresentou 241 NmLCH4/g SV, indicando uma alternativa para o período de entressafra. A combinação de V, TF e EA na Co-DA resultou em um rendimento de metano de 506 NmL CH4/g SV, sendo um cenário promissor para uma maior geração de energia considerando a CoDA de resíduos agroindustriais dentro das usinas de cana-de-açúcar. Etapa 2: Nesta etapa, avaliou-se o potencial energético do licor alcalino (LA), subproduto do pré-tratamento alcalino do bagaço de cana, através de ensaios de PBM em monodigestão e Co-DA com a V. Os rendimentos de metano foram de 267 NmLCH₄/g SV para a monodigestão da V, 344 NmL CH₄/g SV para a Co-DA de V com LA, e 586 NmLCH₄/g SV para a monodigestão do LA. Esses resultados confirmam o potencial do LA como substrato para a DA, oferecendo uma alternativa energética e sustentável para sua destinação. Etapa 3: Esta etapa explorou o prétratamento biológico do bagaço de cana-de-açúcar utilizando o fungo Pleurotus ostreatus, visando aumentar sua biodegradabilidade para a produção de biogás via DA. Foram avaliadas a fermentação submersa (FSm) e a fermentação em estado sólido (FES). Na FSm, os ensaios de PBM demonstraram que o bagaço pré-tratado sem agitação resultou na maior produção de biogás (591 mL g/SV), enquanto o cultivo com agitação produziu 480 mL g/SV, evidenciando o cultivo estático para a degradação da biomassa. A FES teve como objetivo avaliar a degradação do bagaço pelo fungo e a produção de cogumelos para análises futuras de produção de biogás. A frutificação de cogumelos foi mais evidenciada nas condições em que o bagaço de cana foi suplementado com farelo de milho, destacando a importância de fontes complementares de nutrientes. Portanto, este trabalho concluiu que a digestão anaeróbia (DA) é um processo promissor para o aproveitamento dos subprodutos da indústria sucroalcooleira, especialmente quando combinada com resíduos do setor pecuário e subprodutos de prétratamentos químicos, como o licor alcalino. Ademais, os resultados demonstram que o pré-tratamento biológico do bagaço de cana, associado à digestão anaeróbia, pode aumentar o rendimento energético do substrato, promovendo sua valorização e sustentabilidade.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de estratégias de partida e operação de um reator de mistura completa para aproveitamento de bioenergia a partir de dejeto bovino
(2025-02-28) Oliveira, Davi Luís de; Rodriguez, Renata Piacentini; Andrade, Grazielle Santos Silva; Volpi, Maria Paula Cardeal
Práticas sustentáveis de tratamento de efluente têm sido priorizadas em um cenário concentrado em reduzir os impactos ambientais, oferecendo benefícios aos setores energético e ambiental. Os resíduos provenientes da pecuária causam graves impactos ambientais e necessitam de tratamento antes de sua disposição final. Desse modo, uma alternativa eficaz no tratamento desse resíduo é a Digestão Anaeróbia (DA), principalmente por sua eficiência energética na produção de biogás. Este trabalho propõe um desenvolvimento em três fases. Os ensaios foram realizados em frascos de borossilicato de 1000 mL, simulando um reator de mistura completa, a fim de testar a capacidade de carga de sólidos e a produção de biogás. Em cada uma das fases, foram aplicadas COV distintas. O volume médio de biogás específico produzido nas fases I, II e II, foi de (419,03 ± 14,72 mL biogás/g STV), (231,97 ± 8,28 mL biogás/g STV) e (285,48 ± 9,49 mL biogás/g STV), respectivamente. A relação (%) sólidos no reator, variou entre 4% e 8% nas diferentes COV aplicadas. O Modelo de Gompertz se mostrou adequado exclusivamente para a Fase I. Assim, os resultados confirmam que a Digestão Anaeróbia é uma solução eficaz e sustentável para o tratamento de resíduos pecuários, aliando eficiência no aproveitamento energético à redução de impactos ambientais.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de inóculo para tratamento de resíduos da indústria sucroalcooleira integrada com a pecuária para geração de biogás
(2024-02-28) Souza, Alexandre da Silva; Rodriguez, Renata Piacentini; Costa, Rachel Biancalana; Brucha, Gunther
A digestão anaeróbia para tratamento de efluentes mostra ser uma ótima alternativa para a gestão de resíduos agroindústriais, principalmente visando a mitigação de gases de efeito estufa nesses setores e o aproveitamento energético de biogás e metano, auxiliando na consolidação do tratamento; através de biodigestores; de estrumes bovino e vinhaça. Entretanto a mono digestão desses resíduos passam por alguns problemas como a difícil degradação do substrato e o tempo de entressafra nas indústrias sucroalcooleiras, dificultando a produção de biogás e biometano de forma constante ao longo de um ano. A co-digestão surge como uma alternativa para a integração de resíduos e tem como vantagens proporcionar um ambiente mais diversificado em termos de nutrientes, carga orgânica e consórcio microbiano. Dessa forma, essa pesquisa tem o intuito de avaliar melhor a co-digestão entre a vinhaça e estrume bovino para produção de biogás e biometano, avaliando a resposta de um inóculo anaeróbio submetida a sucessivos ensaios de mono- e co-digestão de vinhaça, estrume bovino e a combinação entre esses dois substratos. O experimento ocorreu ao longo de 14 meses e em três fases experimentais, avaliando o potencial bioquímico de metano para cada reator em operação ao longo de todo o experimento. A fase I; fase inicial do experimento; foi operada em 24 reatores, sendo 8 misturas em triplicadas de controle positivo, negativo, mono- e co-digestão entre os substratos acima citados. Nas fases II e III, foi realizada centrifugação para separar a biomassa da fase líquida, seguida do preenchimento de reatores com as misturas correspondentes da fase inicial. Os volumes de biogás obtidos na fase I, não demonstraram diferenças significativas entre a mono- e co-digestões, sendo o volume da mono digestão de estrume bovino ligeiramente maior ao da co-digestão vinhaça + estrume na proporção 90:10%, com valores respectivos de 1275 ml e 1223 ml de biogás produzido. Na fase II, a centrifugação indicou auxílio no aumento da produção de biogás e, consequentemente no aumento da produção de biometano em todos reatores, sendo que, os reatores operando com a co-digestão produziram volumes maiores aos das mono-digestões, sendo observado nas co-digestões de vinhaça + estrume (80:20%) seguido do (90:10%) os maiores volumes de biogás, 2486 ml e 1978 ml. A fase III, demonstrou característica diversa na produção de biogás, sendo a fase com menor tempo de operação e respectivamente com menores valores de biogás em todas misturas, onde apenas a co-digestão de vinhaça + estrume bovino (80:20%) obteve bom desempenho, alcançando o valor de 1268 ml na produção de biogás.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento do processo de beneficiamento do quartzo para obtenção de suas variedades gemológicas
(2025-08-01) Nunes, Thatiane Fernandes; Magalhães, Ana Olívia Barufi Franco de; Lameiras, Fernando Soares; Ancelmi, Matheus Fernando
Com o aumento das buscas por alternativas viáveis de reaproveitamento de materiais, o presente trabalho descreve um estudo experimental focado no beneficiamento do quartzo hialino de rejeito mineral com objetivo de transformá-lo na variedade do quartzo green gold, visando aumentar seu valor mercado. Essa variedade, não encontrada naturalmente na natureza, possui cor amarelo esverdeado e é utilizada como material gemológico. O processo envolve o beneficiamento do material através da irradiação gama seguido do tratamento térmico, e a pesquisa buscou determinar as melhores condições de temperatura, tempo e dosagem de radiação para alcançar a coloração desejada desse quartzo. Para caracterizar as amostras antes e depois do tratamento, foram empregadas diversas técnicas analíticas, incluindo ICP OES, FTIR, DRX e Análise Térmica (TGA/DSC), além de fornecer contexto gemológico e geológico sobre o quartzo e suas variedades. O estudo foi realizado em duas etapas distintas. Na primeira etapa, as amostras foram padronizadas em tamanho e forma, para verificar se isso interfere na uniformidade da cor. Na etapa 2, as amostras foram beneficiadas em formas aleatórias. Os resultados indicaram que a padronização não interfere diretamente no alcance da cor, e que diferentes combinações de temperatura e tempo no tratamento térmico produzem variados graus de coloração. Com uma faixa de aquecimento entre 390ºC a 410ºC e tempo entre 12 e 15 minutos, os testes mostraram tons amarelos mais promissores, sendo mais sensíveis ao resultado do que a dosagem relacionada, uma vez que as mesmas não mostraram quaisquer padrões nos tratamentos.
Acesso aberto (Open Access)
Efeito da discretização espacial da bacia hidrográfica do Córrego Vargens de Caldas - Poços de Caldas/MG na modelagem hidrológica utilizando o modelo computacional SWMM
(2025-11-14) Lopes, Natália Aparecida; Silveira, Alexandre; Moruzzi, Rodrigo Braga; Gonçalves, Flávio Aparecido
A gestão dos recursos hídricos, especialmente em ambientes urbanos, requer uma compreensão minuciosa dos processos hidrológicos que ocorrem nas bacias hidrográficas, sobretudo, diante dos impactos do crescimento urbano e consequente impermeabilização do solo. Um dos principais desafios enfrentados é o controle de cheias urbanas, intensificados pela redução das áreas de infiltração e pela sobrecarga das redes de drenagem. Nesse contexto, os modelos hidrológicos computacionais surgem como ferramentas essenciais para simular o escoamento superficial e apoiar o planejamento e a tomada de decisões. Entre os fatores que influenciam a qualidade dessas simulações, destaca-se a discretização espacial, isto é, a forma de subdividir a bacia em unidades menores para representar de maneira mais precisa sua heterogeneidade, considerando variações de relevo, tipo de solo, uso e ocupação e outras características que afetam significativamente a geração e a concentração do escoamento. Diante disso, buscou-se, através deste estudo, avaliar a influência da discretização espacial na modelagem hidrológica da bacia hidrográfica do Córrego Vargens de Caldas, localizada na cidade de Poços de Caldas/MG, por meio de simulações de cenários realizadas com o modelo computacional Storm Water Management Model (SWMM). Foram elaborados sete cenários distintos, variando desde a bacia não discretizada até configurações com 2, 3, 4, 5, 6 e 7 sub-bacias, com o intuito de analisar como o nível de detalhamento impacta os resultados simulados, especialmente em relação aos hidrogramas de vazão máxima e no balanço hídrico final. As simulações foram conduzidas com base em chuvas de projeto associadas à períodos de retorno de 25 e 50 anos, geradas por meio de métodos sintéticos. Os parâmetros hidrológicos foram definidos a partir de dados obtidos por geoprocessamento e literatura técnica, incluindo coeficientes de escoamento, percentuais de área impermeável, rugosidade, profundidade de armazenamento e Curve Number (CN). A rede de drenagem foi modelada com base em sessões transversais levantadas em campo e inseridas manualmente no modelo, conectando os exutórios (nós) das sub-bacias aos trechos principais de canal. Os hidrogramas mostraram que, no nó de exutório, a magnitude das vazões de pico tende a reduzir com maior discretização, embora em nós intermediários essa relação nem sempre seja linear. O balanço hídrico indica que, a partir do segundo nível de discretização, as variações entre as componentes tornam-se pouco significativas, evidenciando tendência à estabilização, enquanto a ausência de subdivisões subestima o escoamento e provoca o desvio das demais componentes do padrão geral.
Acesso aberto (Open Access)
Hidroquímica do reservatório Bortolan em Poços de Caldas (MG)
(2025-05-08) Ramos, Eveline; Sardinha, Diego de Souza; Silva, Sheila Cardoso da; Menezes, Paulo Henrique Bretanha Junker
Esta dissertação apresenta uma análise hidroquímica do reservatório Bortolan, formado pelo represamento do ribeirão das Antas, cuja bacia de drenagem possui uma área de 371,8 km². O estudo teve como objetivos caracterizar o reservatório e sua bacia de drenagem, que se mostrou predominantemente agrícola (79% do uso do solo), com 3,4% de área urbanizada e 2,2% de área industrial. A região também conta com reservas minerais, incluindo argila, bauxita, ferro, manganês, potássio, terras raras e zircônio. O reservatório Bortolan tem como principal uso a geração de eletricidade, mas também é utilizado para lazer. Trata-se de um reservatório pequeno e raso (área: ~2 km²; volume: 6,9 milhões de m³; profundidade média: ~3 m), com um tempo de residência da água de ~11 dias. Foram avaliadas três regiões do reservatório (fluvial, intermediária e lacustre), com medições in loco de temperatura, turbidez, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, pH e potencial de oxirredução ao longo da coluna d'água. Em três profundidades de cada ponto, foram analisados alcalinidade, fosfato, nitrato, sulfato, cloreto, fluoreto, sódio, potássio, cálcio, magnésio, sílica, ferro, manganês, alumínio, cobre e níquel, todos na fração solúvel. As coletas foram realizadas em quatro campanhas, abrangendo períodos chuvosos e secos. A análise estatística revelou diferenças significativas ao longo do período de estudo, indicando uma dinâmica intensa. O reservatório apresentou estratificação térmica no verão, influenciando oxigênio dissolvido, pH e potencial redox. As concentrações de cloreto, sódio e potássio mostraram-se uniformes vertical e horizontalmente. Foi observada variação longitudinal na alcalinidade e na concentração de sílica. As concentrações de ferro e manganês pareceram estar relacionadas à pluviosidade. A classificação pelo diagrama de Piper indicou que as águas são predominantemente sódicas-potássicas, variando entre mistas e sulfatadas. Durante grande parte do estudo, o reservatório foi considerado eutrofizado, com essa condição mais acentuada na região fluvial. O índice de qualidade para enquadramento (ICE) com relação à classe 2 da Resolução CONAMA 357/2005, foi de 75/100, sugerindo que os parâmetros avaliados ocasionalmente se afastaram dos níveis naturais ou desejáveis. Os resultados evidenciaram que a composição química do reservatório sofre variações significativas, influenciadas tanto por fatores naturais (como temperatura e pluviosidade) quanto antrópicos (como o lançamento de efluentes). Isso mostra a importância do monitoramento contínuo e da adoção de medidas de manejo e recuperação ambiental para garantir a sustentabilidade do reservatório.
Acesso aberto (Open Access)
Reator de leito estruturado submetido a aeração intermitente em escala piloto para remoção de nitrogênio e matéria orgânica de esgoto sanitário
(2025-09-25) Valim, Amanda Carvalhaes Souto; Moura, Rafael Brito de; Lopes, Deize Dias; Barbosa, Sandro
O tratamento de esgoto no Brasil apresenta desafios significativos com relação à remoção de compostos nitrogenados, uma vez que a maioria das estações de tratamento não foram projetadas para tal finalidade. Para isso é necessário a implementação de uma etapa de tratamento complementar. Na maioria dos sistemas de tratamento existentes, a remoção biológica convencional de nitrogênio acontece em unidades independentes de tratamento, o que encarece o custo do sistema. Com objetivo de reduzir esses custos, esse trabalho avalia o desempenho de um sistema operando em escala piloto para nitrificação e desnitrificação simultâneas (NDS) visando a remoção de carbono e nitrogênio de esgoto doméstico, utilizando aeração intermitente. Durante o período de monitoramento, o reator de leito estruturado com aeração intermitente (SBRIA) alcançou eficiência de remoção de nitrogênio total de 54±20%, com nitrificação de 62±20% e desnitrificação de 85±15%. O sistema também demonstrou remoção eficaz da matéria orgânica, com redução de 57±28% na demanda química de oxigênio total (DQOT) e 87±16% na DQO após sedimentação (DQOS), indicando sua eficácia na degradação da matéria orgânica, embora uma unidade de sedimentação possa ser necessária para otimizar a separação de sólidos. Além disso, o sistema gerenciou com sucesso a manutenção do pH e da alcalinidade sem a adição de agentes alcalinizantes, mantendo valores médios de 7,0±0,8 para pH e 166,8±79,8 mg L⁻¹ para alcalinidade. O SBRIA mostrou resiliência a choques de cargas orgânicas e nitrogenadas, adaptando-se à alta variabilidade do afluente típica de efluente com contribuições industriais. No geral, o SBRIA oferece uma solução promissora e econômica para o tratamento de efluentes, demonstrando um potencial significativo para aplicações em larga escala na remoção de matéria orgânica e nitrogênio.
Acesso aberto (Open Access)
Resistência microbiana ao paraquat: estudo com cepas isoladas de solos impactados por agrotóxicos
(2025-09-17) Nascimento, Laura Vitti do; Brucha, Gunther; Carneiro, Romero Francisco Vieira; Moura, Rafael Brito de
O presente estudo investigou a resistência microbiana ao herbicida paraquat proveniente de solos agrícolas submetidos a sistema de cultivos convencionais e com usos diversos, visando isolar e caracterizar cepas bacterianas com potencial para biorremediação. Foram coletadas amostras de solo de quatro áreas distintas (campo de golfe, cultivo de café, cultivo de batata e cultivo de eucalipto) em 2024. O processo de enriquecimento microbiano foi realizado em meio líquido contendo paraquat (50 mg/L) como única fonte de carbono, seguido pelo isolamento em meio sólido. Foram identificadas 11 cepas bacterianas distintas. Testes de crescimento em presença de paraquat (50 mg/L) demonstraram a capacidade de proliferação de todas as cepas, com destaque para G3 (campo de golfe) e B2 (cultivo de batata) que apresentaram os crescimentos mais robustos. A determinação da Concentração Mínima Inibitória (CMI) revelou alta tolerância ao herbicida, com G3 e E1 (eucalipto) exibindo as maiores CMIs (350 mg/L e 300 mg/L, respectivamente).Foram identificadas 11 cepas, com predominância do gênero Bacillus (oito cepas), além de Cellulosimicrobium sp., Lysinibacillus sp. e uma "bactéria não cultivada". A ubiquidade e versatilidade metabólica de Bacillus spp. reforçam seu potencial na biotransformação e degradação de herbicidas. Os resultados indicam que solos com diferentes históricos de uso e manejo, abrigam microrganismos adaptados ao paraquat, oferecendo um recurso promissor para o desenvolvimento de estratégias de biorremediação sustentáveis para ecossistemas contaminados por agroquímicos.

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