Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental

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Cálculo da pegada hídrica cinza no Rio Lambari: estudo de caso sobre sustentabilidade na área urbana no município de Poços de Caldas – MG
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-03-30) Carvalho, Isabella Cavalcante De; Silveira, Alexandre; Silveira, Alexandre; Menezes Filho, Frederico Carlos Martins De; Gonçalves, Flávio Aparecido
Neste estudo, investiga-se a pegada hídrica cinza, ou seja, aquela que se refere ao uso não consuntivo de água para assimilar ou diluir as cargas de poluentes na Bacia Hidrográfica do Ribeirão de Poços, que lança seu esgoto no Rio Lambari. Este estudo pauta-se em consolidar a Pegada Hídrica Cinza como uma ferramenta representativa de sustentabilidade do corpo hídrico, provando a eficiência da mesma como indicador ambiental. A estimativa da pegada hídrica cinza comparada com as vazões mínimas de referência e com as vazões observadas, possibilitou uma análise temporal de sustentabilidade do rio. O cálculo revelou que em vários meses do ano a situação do rio é insustentável, a pegada hídrica superou a vazão observada, e esse cenário vem se agravando, já que o corpo hídrico apresentou vazões cada vez menores, e uma pegada hídrica com crescimento contínuo. O balanço hídrico da área foi calculado, e permitiu enxergar quais os meses do ano possuem déficit hídrico, alertando para medidas de mitigação e auxiliando nas tomadas de decisão, reforçando mais ainda o quanto a implantação e eficiência da ETE 1 tem papel fundamental para reverter o cenário de déficit hídrico dos últimos 8 anos. Conclui-se que a gestão hídrica desta bacia hidrográfica não é eficiente para garantir a qualidade das suas águas. Os resultados fortalecem que a pegada hídrica é um importante indicador de sustentabilidade ambiental e deve ser usado como ferramenta na busca por melhorias na gestão dos recursos hídricos no Brasil.
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Potencial socioambiental do conversor de torque (caixa de marchas) na eficiência energética de veículos elétricos
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-06-25) Mandai, Ícaro Hissao Rocha; Silva, Daniel Juliano Pamplona Da; Teixeira, Fabiano Costa; Bernardo, Raul Torres
A indústria automotiva global, busca continuamente atender às normas de emissões de gases poluentes, por meio de tecnologias de diversas engenharias na busca da eficiência energética. Diversas montadoras estão se direcionando à eletrificação da propulsão motriz, 100% elétrica ou combinada, como os modelos híbridos que possuem os 2 tipos de propulsão, por motor elétrico (ME) e motor de combustão interna (MCI). Neste sentido da eficiência energética, este trabalho está dedicado à propulsão elétrica e objetiva o estudo no consumo de carga da bateria que equipa um triciclo elétrico adaptado, confeccionado para levantamento de dados. A motivação parte do fato dos veículos elétricos (VE) não possuírem em grande parte caixa de marchas, pois adotam transmissões mais enxutas com escalonamento de engrenagens semelhante à relação direta 1:1. Com isto foi levantado o questionamento: Se a inclusão de uma caixa de marchas afetaria a eficiência do VE. Contudo, a ideia de interpor um câmbio em um VE de fábrica para mensurar sua eficiência é incabível, mas a confecção de um triciclo elétrico sim. Fatores como facilidade de adaptações, oferta de peças, e os componentes disponíveis na esfera de bicicletas elétricas, viabilizaram a montagem do protótipo para dar início aos primeiros testes. Deu-se início aos testes com escalonamento de marchas de bicicletas, que alteram o compromisso de torque e velocidade na roda, que são inversamente proporcionais, ou seja, na multiplicação da relação de transmissão (RT) prioriza-se a velocidade de giro da roda de tração, mas sacrifica-se o torque. Na desmultiplicação sacrifica-se a velocidade para ganho de torque. O mesmo princípio das marchas de um automóvel. Os termos (multiplicada) e (desmultiplicada) vão se referir a este fenômeno ao longo deste trabalho. Em seguida foi avaliado o comportamento do consumo da bateria com a variação do compromisso de torque e velocidade por meio de um câmbio de marchas originalmente utilizado em bicicletas. A partir destas implementações foi dado início ao planejamento da confecção do triciclo, tipos de testes, consultas na literatura técnica e buscas bibliográficas que fundamentam o objeto deste estudo: Aumento da eficiência do conjunto eletromecânico do triciclo.
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Hidroquímica das águas termais e não termais da região da caldeira vulcânica de Poços de Caldas - MG
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-10-18) Souza, Fernanda Forin De; Sardinha, Diego De Souza; Sardinha, Diego De Souza; Barison, Marcelo Ribeiro; Mendes, Roni Antônio
Este trabalho apresenta um estudo hidroquímico das águas termais e não termais da região da caldeira vulcânica de Poços de Caldas por meio do levantamento e caracterização das fontes, e avaliação da qualidade da água considerando análises físico-químicas. A caracterização hidroquímica pode ser obtida por meio do balanço iônico e cálculo de erro analítico, diagrama de Piper, cálculo do índice de troca de bases (itb) e cálculo das razões iônicas. Os pontos estudados estão localizados em áreas de ocorrência de litologias do tipo sienito Pedra Branca, tinguaíto e nefelina sienito e foiaito. Mais de 64% dos pontos estudados possuem pH com valores altos, acima de 7,4. O grupo de águas termais apresentou maiores valores de temperatura, pH, condutividade, turbidez e sólidos totais dissolvidos (STD) e apresentou menores valores para potencial de oxidoredução (ORP). As análises apresentaram altas concentrações de sódio, bicarbonato e sulfato na maior parte das amostras. O estudo hidroquímico apontou a predominância de águas bicarbonatadas sódicas e alguns pontos como águas cloretadas sódicas. A maior parte dos pontos apresentou índice de troca de bases (itb) negativo devido a maior concentração de Na+ e K+ em relação ao cloreto. Quanto a temperatura a maioria foi classificada como mesotermal e secundariamente como termal e hipotermal. A classificação segundo a ordem dos cátions principais teve como resultado rNa+ > rCa2+ > rMg2+ em todas as amostras, segundo a ordem dos ânions principais a maioria das amostras apresentaram rHCO3- > rSO42- > rCl-. Alguns pontos obtiveram a ordem rCl- > rHCO3- > rSO42- típicos de aquíferos em rochas cristalinas. A composição química das águas das fontes estudadas tem características atribuídas ao litotipo hospedeiro, processos de troca catiônica, intemperismo químico e maior tempo de contato água/rocha, provavelmente devido a hidrólise de ortoclásios e sanidinas (feldspato sódico) e dissolução incongruente de silicatos nefelinas.
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Modelagem chuva-vazão: correlação entre coeficiente CN e abstração inicial do Método Curva Número
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-09-06) Costa, Felipe Luiz Quinalha; Gonçalves, Flávio Aparecido; Gonçalves, Flávio Aparecido; Tiezzi, Rafael De Oliveira; Junker, Paulo Henrique Bretanha
O escoamento superficial é um dos principais componentes do ciclo hidrológico. Por meio do Método Curva Número, da equação de correlações de valores estimados de CN e da base de metadados da ANA referentes a valores de CN baseados em características específicas, discorreu-se as análises desta pesquisa. Assim, as propostas no presente estudo, foram (1) determinar o melhor método de separação de escoamento para os eventos analisados; (2) correlacionar valor de CN, coeficiente de vazão máxima e coeficiente de abstração inicial e confrontar com valores metadados de CN; (3) comparar três estações com vazões e áreas de drenagem distintas e validar a influência da área de drenagem sobre o escoamento. A hipótese central deste estudo é que a influência da área de drenagem das bacias hidrográficas afeta significativamente a precisão dos parâmetros utilizados no Método Curva Número (CN) para a estimativa do escoamento superficial. E a principal contribuição científica deste trabalho é a validação e aprimoramento do Método Curva Número (CN) com base em dados empíricos e análise da área de drenagem detalhada. Para isso, utilizou-se 10 bacias hidrográficas, obtidos pela base de dados da Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA). Os resultados indicaram que o método de separação gráfica foi mais efetivo para a separação entre escoamentos superficiais e subterrâneos. Relacionados as comparações entre o coeficiente de abstração inicial, de 0,200 da literatura e 0,138 (Barbosa, 2021), 60% dos valores estimados utilizando o coeficiente de 0,138 ficaram mais próximos aos valores calculados pelo Método Curva Número, mostrando-se mais eficaz para as bacias hidrográficas estudadas. Para o confronto com valores metadados de CN médios, fornecidos para Catálogo Metadados da ANA, 80% dos valores médios estimados ficaram abaixo, visto que foi comparado valores médios estimados com valores metadados CN médios, o que justifica a variação. Essa variação de CN foi de 21% em média. Já no que se refere as influências, a comparação entre bacias hidrográficas de São Martinho, Pirai e Itaú de Minas mostram a grande relevância das características específicas, quando verificado os valores de escoamento superficial para cada área de estudo. Além disso, para verificação da influência da área de drenagem, a comparação entre as bacias hidrográficas de Piracicaba e Pirassununga, as quais possuem áreas de drenagem na mesma ordem de grandeza, 9000 km², as variações de valores de CN estimados com valores metadados de CN, foram de 30% e 23%, gerando grandes impactos no escoamento superficiais, consequentemente. Dessa maneira, evidencia que a influência de outros parâmetros é mais relevante que a área de drenagem.
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Caracterização morfométrica da bacia do Rio Paraopeba e geoquímica dos sedimentos de fundo do reservatório de Retiro Baixo (MG)
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-10-06) Pinto, Mateus Sala; Sardinha, Diego De Souza; Sardinha, Diego De Souza; Laureano, Diego De Souza; Menezes, Paulo Henrique Bretanha Junker
O presente trabalho objetivou a caracterização morfométrica da bacia do Rio Paraopeba e a geoquímica dos sedimentos de fundo do Reservatório de Retiro baixo, situado no exultório da bacia. A análise morfométrica indicou uma heterogeneidade da caracterização geomorfológica que implica na diferenciação dos padrões de drenagem. A litologia apresenta tendência ao escoamento superficial e textura fina das rochas, no alto e médio curso, enquanto no baixo curso a capacidade de infiltração aumenta, devido à ocorrência de formações sedimentares. Pela análise da integral hipsométrica, observou-se que se trata de uma região madura e de alta dissecação do relevo. As análises geoquímicas foram realizadas através de amostragem de perfil de sedimento em 3 pontos (P1, P2 e P3). As análises foram realizadas para os elementos maiores, traços e terras raras. As concentrações dos elementos Cr, Ba, Ni, Co, foram observados em valores acima dos limites guia de referência para contaminação e efeitos adversos a biota nativa. Os índices litogênicos preveem maior contribuição dos elementos Al, Fe, Si, Ba e Zr. Os índices FC, FE, Igeo apontam enriquecimento significativo para os elementos Mn, P, Co, Cu, W, Zn e W, quando comparados com o fundo geoquímico natural de referência. Os índices de maturidade química e grau de alteração demonstram diferenciação das camadas mais profundas do perfil de sedimento, quanto ao grau de intemperismo do material, sendo mais elevadas nas amostras mais superficiais. A análise geoquímica dos elementos terras raras (ETR’s) evidenciou novamente esta diferenciação, onde foram observadas menores concentrações destes elementos nas camadas mais profundas do sedimento. A mobilidade dos elementos maiores, indicam aporte dos elementos Mn, Fe e Al, e depleção dos demais. A caracterização geoquímica do sedimento de fundo do reservatório pode ser utilizada como uma ferramenta para monitorar a qualidade do reservatório e identificar possíveis fontes de contaminação, subsidiando políticas públicas voltadas para a gestão e preservação dos recursos hídricos.
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Avaliação das atividades desnitrificantes em sedimentos do reservatório do Retiro Baixo, após o rompimento da barragem em Brumadinho – MG
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-02-24) Silva, Tayná Cristina Tesch Da; Moura, Rafael Brito De; Moura, Rafael Brito De; Vieira, Bárbara Franco; Brucha, Gunther
A mina córrego do feijão, situada em Brumadinho-MG, foi construída para retenção de rejeitos oriundos do tratamento do minério de ferro. O rompimento da barragem I, ocasionado no dia 25 de janeiro de 2019, pode ter provocado a contaminação de grande parte do rio Paraopeba. Desde então, tem-se monitorado parâmetros físicos, químicos e biológicos, indicadores de qualidade da água no reservatório do retiro baixo. Alguns microrganismos são sensíveis a alterações de determinados parâmetros no ambiente, podendo ser empregados como bioindicadores no monitoramento deste. As bactérias desnitrificantes são microrganismos anaeróbios que utilizam o nitrogênio em forma de nitrato (NO3 - ) como aceptor de elétrons no seu ciclo respiratório, produzindo nitrito (NO2 - ), que em seguida é convertido em nitrogênio gasoso (N2), constituindo o processo de desnitrificação, parte do ciclo do nitrogênio. Este trabalho avaliou a atividade desnitrificante ao longo do tempo no reservatório do Retiro Baixo, localizado em Pompeu – MG, a cerca de 250km de Brumadinho. Durante os ensaios de desnitrificação foram analisadas as concentrações de nitrato, nitrito e sólidos suspensos, totais, fixos e voláteis para cada campanha de coleta. Constatou-se que houve uma diminuição na velocidade de desnitrificação dos inóculos obtidos no sedimento de fundo do Reservatório do Retiro Baixo, ao longo das sete campanhas analisadas. Sólidos de origem inorgânica, principalmente nas campanhas 3, 6 e 7, apresentaram maior influência nos resultados aferidos. Houve também influência das concentrações de nitrato e fosfato, medidos em água profunda, e do potencial de oxirredução mensurado na água de fundo. Ainda, há a possibilidade de que o aumento da concentração de mercúrio observada na campanha 7 pode ter influenciado na inibição da comunidade desnitrificante no inóculo desta campanha.
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Desenvolvimento de metodologia para estimativa de velocidade do escoamento e do transporte de sedimentos em um escoamento raso
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-01-30) Coelho, Rogério Magalhães; Silveira, Alexandre; Moruzzi, Rodrigo Braga; Gonçalves, Flávio Aparecido
O escoamento superficial corresponde ao segmento do ciclo hidrológico relativo ao deslocamento das águas sobre a superfície do solo. Quando o escoamento ocorre em áreas urbanas impermeabilizadas, geralmente ocorre em baixa lâmina d’água, denominado escoamento em baixa lâmina (Shallow flow). Sua caracterização é dificultada por conta da inviabilidade de se utilizarem técnicas convencionais, pois alteram substancialmente as próprias condições do escoamento. Durante esta fase a poluição da água que entra na rede de coleta pluvial é tipicamente mais concentrada em comparação com o restante da chuva. Estudos sobre comportamento da precipitação-escoamento e transporte de material em simuladores de chuva e escoamento aumentaram por conta da dificuldade de coleta de dados em ambientes urbanizados e também à sua maior facilidade e redução de custo, agilizando e otimizando a coleta de dados. Uma alternativa às técnicas tradicionais de medição da velocidade do carreamento de sedimentos pelo escoamento superficial no simulador é a termografia por infravermelho, que se baseia no fenômeno físico de que todo objeto, com temperatura acima de zero absoluto (-273,15 °C), emite radiação eletromagnética oriunda da excitação das moléculas que o constituem. A metodologia desenvolvida neste trabalho utilizou uma câmera termográfica para analisar a velocidade do transporte de sedimentos por meio da aquisição e tratamento de imagens termográficas, observando o deslocamento, conhecendo o intervalo de tempo e fazendo uso do software de tratamento de imagens denominado Tracker, pode-se determinar essa velocidade de carreamento em condições e parâmetros variados. Foram realizados experimentos variando a vazão e a granulometria dos sedimentos, coletando dados óticos e térmicos, além da utilização de técnicas diferentes de determinação da velocidade do escoamento e do transporte de sedimentos. Todas as técnicas utilizadas foram comparadas entre si para a conclusão de qual técnica foi a mais representativa. A técnica de medição ótica se mostrou menos precisa em relação às variações da técnica termográfica.
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Detecção e quantificação de fragmentos de RNA viral do SARS-CoV-2 no esgoto da Universidade Federal de Alfenas do Campus de Poços de Caldas
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-04-04) Oliveira, Gabriela De; Brucha, Gunther; Bueno, Rodrigo De Freitas; Damasceno, Leonardo Henrique Soares
A COVID-19 resultou em significativos impactos econômicos e um trágico número de óbitos. Durante a pandemia, o Brasil teve uma testagem clínica escassa, e isso favoreceu o agravamento da doença. A Epidemiologia Baseada em Esgoto (EBE) é uma ferramenta que possibilita a detecção do material genético do SARS-CoV-2 fragmentado presente no esgoto, e permite o monitoramento em larga escala da COVID-19. O presente trabalho teve como objetivo detectar e quantificar fragmentos de RNA do SARS-CoV-2, agente causador da COVID-19, no esgoto da Universidade Federal de Alfenas – campus Poços de Caldas e buscar uma relação entre a concentração de RNA viral e as características físico-químicas do esgoto. As coletas do esgoto bruto foram realizadas no poço de sucção da elevatória de esgoto da universidade. Juntamente com as análises de biologia molecular realizou-se a caracterização do esgoto através dos parâmetros físico-químicos, incluindo, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), pH, série de sólidos, sulfato e fósforo. Esses parâmetros objetivou a caracterização do esgoto para evitar deturpação das amostras, por diluição e outros fatores interferentes. Foi encontrado RNA viral em todas as semanas analisadas, com concentração média de 3,74x105 cópias de RNA/L. A detecção do material genético indica a presença de alunos ou colaboradores positivos para a doença no campus. A análise de correlação por Spearman mostrou elevadas correlações entre os parâmetros de esgoto, mostrando que o esgoto em estudo possuiu características semelhantes aos esgotos sanitários encontrados nas cidades, assegurando que as amostras utilizadas não sofreram impactos significativos de diluição entre outros possíveis fatores externos. Especificamente no que diz respeito à correlação com a concentração de RNA viral, os sólidos sedimentáveis apresentaram forte correlação, superior a 0.591.
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Efeito da rugosidade no transporte de sedimentos em escoamentos superficiais utilizando canal hidráulico
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-01-29) Ribeiro, Vinícius Pereira Mello; Silveira, Alexandre; Gonçalves, Flávio Aparecido; França Júnior, Davidson De Oliveira
A urbanização acelerada e sem planejamento, altera o ciclo hidrológico urbano, causando grandes impactos como o aumento do transporte de sedimentos no escoamento superficial aumentando também os impactos econômicos, sociais e ambientais em áreas urbanas. Nos dias atuais, existe uma busca por soluções que minimizem os impactos causados pelo aumento da quantidade de sedimentos e do escoamento superficial em áreas urbanas. Além da necessidade de encontrar soluções para os problemas relacionados ao transporte de sedimentos no escoamento superficial, existem dificuldades para a realização de trabalhos em campo, que são, geralmente, trabalhosos, demandam muito esforço e são caros. Desta forma, a utilização de modelos em escala permite complementar os estudos sobre transporte de sedimentos no escoamento superficial, facilitando o controle de algumas variáveis de difícil controle em escalas reais, além de reduzir os custos e o tempo da pesquisa. Neste estudo foram realizados experimentos em escala reduzida em um canal hidráulico no laboratório da Universidade Federal de Alfenas para verificar o efeito da rugosidade no transporte de sedimentos no escoamento superficial. Os ensaios foram realizados em um canal de acrílico para duas rugosidades diferentes, em tréplicas para três vazões diferentes que variavam de 0,15 a 0,25 L.s-1 e foram utilizadas 25 gramas de sedimento por ensaio. Os resultados mostraram que as descargas mássicas de pico dos polutogramas foram muito menores para a rugosidade R2 do que com a rugosidade R1, onde houve uma diminuição de 98,09% na vazão Q1, 99,10% na vazão Q2 e 99,17% na vazão Q3. Ademais, a distribuição temporal dos sedimentos nos polutogramas foi muito menor para a rugosidade R1, onde grande parte da quantidade de sedimentos foi coletada em um intervalo muito pequeno de tempo, entre 12 e 30 segundos, e para a rugosidade R2 a quantidade de sedimentos foi distribuída em um intervalo de tempo muito maior. O estudo permitiu verificar que com o aumento da rugosidade do material de cobertura do canal houve uma diminuição significativa na descarga mássica de pico dos polutogramas e que a quantidade de sedimentos presentes no escoamento superficial diminuiu devido ao aumento de retenção de sedimentos causada pelo material com a maior rugosidade, mostrando que quanto maior a rugosidade do material de fundo do canal, maior será o tempo necessário para transportar toda a quantidade sedimentos.
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Análise do potencial bioquímico do metano em sistemas de mono e co-digestão a partir da vinhaça e resíduos da pecuária
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-11-20) Pereira, Samira Herculano; Sancinetti, Giselle Patrícia; Andrade, Grazielle Santos Silva; Rodriguez, Renata Piacentini
Encontrar fontes de energia renovável ligadas às práticas mais sustentáveis de tratamento de resíduos pode trazer benefícios para os setores de meio ambiente e energético. A vinhaça, proveniente da produção de etanol e açúcar é um dos principais efluentes do sistema e necessita ser adequadamente tratada. O mesmo ocorre com os resíduos da pecuária, que causam impactos ambientais e devem ser tratados antes da destinação final. Nessa perspectiva, a digestão anaeróbia se apresenta como uma alternativa eficaz ao tratamento desses resíduos, sobretudo pela capacidade de gerar subprodutos que podem ser aproveitados energeticamente, como por exemplo, o biogás. O presente trabalho analisa a integração dos setores sucroenergético e da pecuária por meio da mono e codigestão de vinhaça e esterco bovino. Foi realizada caracterização por análises físico-químicas de teor de sólidos (SVT), pH e alcalinidade de 8 condições diferentes em relação à variação da proporção de vinhaça e esterco nos ensaios de digestão. Sendo estas condições: controle positivo, controle negativo, 100% vinhaça, 100% esterco, 80% vinhaça com 20% esterco, 90% vinhaça com 10% esterco, 95% vinhaça com 5% esterco e 98% vinhaça com 2% esterco. Os ensaios duraram 165 dias e ao final do experimento, foi realizada avaliação do potencial bioquímico do metano, que atingiu 65% em todos experimentos. O modelo de Gompertz modificado foi identificado como um ajuste adequado para a maioria dos resultados experimentais. A proporção de 90% de vinhaça e 10% de esterco demonstrou o maior valor de PBM (1095,1 ml CH4/g SVT), sugerindo potencial para aplicação prática num possível período de entressafra da cana-de-açúcar. No entanto, enfatizou-se a necessidade de considerar as particularidades dos resíduos e as condições locais para otimizar efetivamente o processo de co-digestão em diferentes cenários.
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Impactos das mudanças climáticas nas principais bacias hidrográficas do Brasil: análise comparativa entre modelos hidrológicos e modelos de inteligência artificial
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-07-04) Hucke, André Teixeira Da Silva; Tiezzi, Rafael De Oliveira; Barbosa, Paulo Sergio Franco; Gonçalves, Flávio Aparecido
O Brasil alcançou o maior índice de produção energética a partir de fontes renováveis, principalmente hidrelétrica, que demanda manejo correto das águas dos reservatórios para manter o mesmo nível de produção. A energia elétrica e o Produto Interno Bruto (PIB) estão intrinsecamente conectados e fica evidente a importância do Sistema Interligado Nacional (SIN) para a integração de diferentes fontes de geração de energia elétrica, redução de custos de investimento e aumento da segurança e confiabilidade do sistema. Para tal, o manejo correto dos recursos hídricos, ferramentas preditivas e planejamento estratégico para a exploração de novas usinas hidrelétricas torna-se imprescindível. Por meio de modelagem de diferentes cenários climáticos e uso de inteligência artificial propõe-se avaliar os impactos das mudanças climáticas nos sistemas hidrelétricos.
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Estudo temporal e quantitativo de outorgas de domínio da união da bacia hidrográfica do Rio Grande na vertente mineira
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-10-27) Resende, Luana Auxiliadora De; Gonçalves, Flávio Aparecido; Carneiro, Romero Francisco Vieira; Sardinha, Diego De Souza
Este estudo se concentra nas outorgas emitidas de domínio da União da parte mineira da Bacia Hidrográfica do Rio Grande (BFRG), situada na região hidrográfica do Paraná, no sudeste do Brasil, que desempenha um papel estratégico na Gestão dos Recursos Hídricos nacional devido à sua abundância de rios e sua localização. A BHRG vertente mineira está subdividida em 8 Unidades de Gestão Hídrica (UGHs), cada uma sob a coordenação dos respectivos comitês estaduais. Assim, a análise das outorgas hídricas é destacada como uma ferramenta essencial para regulamentar o uso da água. Neste sentido, o objetivo geral deste trabalho é realizar um estudo temporal e quantitativo das outorgas emitidas pela Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (ANA) na parte mineira da bacia hidrográfica do Rio Grande, analisando o histórico dos anos de 2013 a 2022. Desta maneira as informações relevantes para o presente trabalho, foram retiradas da base de dados disponíveis no site da ANA. Os dados foram submetidos a uma análise detalhada, interpretados e, em seguida, passaram por um processo de tratamento, no qual as outorgas foram selecionadas com base no período desejado. Por fim, foram elaborados os gráficos e mapas de acordo com as outorgas emitidas durante os anos de 2013 a 2022 na BHRG no estado de Minas Gerais. Neste trabalho, foi verificado um total de 2.050 outorgas deferidas durante o período de ano 2013 a 2022 que se encontrava na BHRG com abrangência no estado de Minas Gerais. A demanda total de vazão é de 34,58 m3 .s-1 Destaca-se que a irrigação apresenta como a principal finalidade de consumo da água na Vertente Mineira da BHRG, com representatividade de 53% das outorgas deferidas e corresponde a 12,56 m3.s-1 de vazão. Dentre as Unidades de Gestão de Recursos Hídricos (UGHs), a GD3 e GD8 são as maiores emissoras de outorgas.
Acesso aberto (Open Access)
Reaproveitamento de células 18650 oriundas de baterias de notebook para aplicação em sistema fotovoltaico off-grid residencial: teste, estudo de caso e viabilidade econômica
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-08-22) Baziotti, Thiago De Almeida; Silva, Daniel Juliano Pamplona Da; Lima, Rodolfo Valentim Da Costa; Moura, Rafael Brito De
Aspectos relacionados à preservação ambiental são pautados diariamente em diversos setores da sociedade e indústria. Diante da importância e da finitude dos recursos naturais, a busca por fontes alternativas de energia, tais como eólica e solar, torna-se um movimento emergente e de importância globalmente conhecida. Dentre elas, a energia fotovoltaica assume papel proeminente, em razão da abundância de sua fonte. O objeto de estudo desta dissertação é o dimensionamento de uma bateria para alimentar um sistema off-grid residencial, aliado aos seus principais aspectos construtivos. Para tal, foram levantados e descritos os componentes que caracterizam esse sistema, incluindo os tipos de baterias normalmente utilizados. Sob o ponto de vista técnico e ambiental, a bateria de íons de lítio tem grande importância, uma vez que muitos equipamentos eletrônicos funcionam com dispositivos desta natureza. Um destes aparelhos é o notebook, cuja bateria é composta por um conjunto de células 18650, as quais sofrem descarte com destino a empresas de lixo de eletrônicos. No entanto, grande parte delas oferece condições de reutilização, permitindo ser aplicadas em projetos que possam contribuir para a diminuição do descarte destes objetos, caracterizando um ponto de vantagem sob a ótica de preservação ambiental, unindo dois fatores de suma importância: um sistema fotovoltaico off-grid e reutilização de baterias de notebook.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da comunidade de microrganismos redutores de sulfato (BRS) provenientes do sedimento do reservatório de Retiro Baixo/Pompéu e sua capacidade de resistência a metais, após o rompimento da barragem de rejeitos I de Brumadinho
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-01-26) Montanari, Anna Flavia Pereira; Damasceno, Leonardo Henrique Soares; Vieira, Bárbara Franco; Moura, Rafael Brito De
O presente estudo teve como objetivo principal a avaliação do comportamento das bactérias redutoras de sulfato presentes no sedimento do reservatório Retiro Baixo, localizado entre os municípios de Curvelo e Pompéu, Minas Gerais, após o rompimento da Barragem I da Mina Córrego do Feijão, no município de Brumadinho, MG. Foram coletadas amostras 5 dias após o rompimento, e outras oito coletas periódicas durante os anos de 2019, 2020, 2021 e 2022. Para as análises quantitativas, foram realizados ensaios de quantificação das BRS por meio dos tubos múltiplos e os valores determinados pelo NMP. O resultado da quantificação mostrou um aumento significativo em 6 ordens de grandeza na contagem de células por 100ml entre as campanhas 06 e 07. Na campanha 08 a concentração de BRS se manteve na mesma ordem de grandeza e na campanha 09 houve uma redução em 100 vezes no número de células por 100 ml de amostra. Os ensaios de resistência desses microrganismos a ferro e manganês foram realizados para as campanhas de número 01, 02, 06 e 08, que correspondem aos períodos de 5 dias após o rompimento, 3 meses, 30 meses e 36 meses, respectivamente. Foram observados a capacidade de remoção de sulfato e de metal dissolvido no meio líquido para diferentes concentrações ao longo das campanhas escolhidas. Para o ferro as concentrações utilizadas foram de 100, 200, 300 e 400 mg/L, que apresentaram redução de sulfato em todos os frascos de tratamento, apenas com uma eficiência menor na concentração de 400 mg/L da campanha 01, demonstrando que houve um aumento na resistência microbiana do sedimento entre as duas primeiras campanhas e a remoção de metais dissolvidos mostrou que o ferro dissolvido foi quase todo removido em todos os ensaios. Para o manganês, foram utilizadas concentrações de 20, 340, 60 e 80 mg/L, e a remoção de sulfato se manteve alta em todas as concentrações e ao longo das campanhas analisadas, e a remoção de Mn obtiva foi acima de 80%.
Acesso aberto (Open Access)
Remoção de nitrogênio e matéria orgânica em um reator de leito estruturado em escala piloto, submetido à aeração intermitente, no tratamento de esgoto sanitário
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-03-31) Barbosa, Talita Aleixo; Moura, Rafael Brito De; Barana, Ana Claudia; Damianovic, Márcia Helena Rissato Zamariolli
O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de matéria orgânica e nitrogenada, simultaneamente, do esgoto sanitário doméstico, em um Reator de Leito Estruturado e Aeração Intermitente (Structured bed reactor with intermitentted aeration - SBRIA), em escala piloto, instalado na ETE-Bortolan, em Poços de Caldas - MG. O SBRIA, operado com um tempo de detenção hidráulica (TDH) de 10 horas, possui formato cilíndrico, com diâmetro interno de 1,8 m e altura total de 5,1 m (altura útil de 4,9 m). O volume total do reator é de 12,3 m³ e o volume útil é de 8,4 m³, gerando uma porosidade do leito de 66%. Apesar da característica predominantemente doméstica, as concentrações de entrada dos compostos nitrogenados oxidados, principalmente do nitrato (N-N, indicaram presença de efluente industrial, o que provavelmente resultou no aumento de sólidos na saída do reator e, consequentemente, na necessidade de simular uma unidade de decantação para alcançar melhores eficiências. A eficiência média de remoção da DQO sem sedimentação foi de 56 ± 31% e de 77 ± 10% com a sedimentação. O nitrogênio total (NT), por sua vez, teve a eficiência de remoção média de 54 ± 29%, com a baixa eficiência de remoção de nitrogênio total Kjeldahl (NTK), influenciada principalmente pela parcela de nitrogênio orgânico (N-org), como principal limitante. Utilizando os dados de N-org com simulação de uma unidade de decantação, a eficiência de remoção de NT aumentou para 74 ± 11%. Observa-se que, para as eficiências de remoção sem sedimentação, o desvio padrão indica a alta instabilidade ocasionada pelos sólidos. Mesmo com a instabilidade momentânea gerada possivelmente pela presença de compostos tóxicos para os microrganismos, o sistema apresentou resiliência e foi capaz de se recuperar, apresentando posteriormente altas eficiências de remoção e indicando mais uma vantagem do SBRIA. Quanto as vantagens já conhecidas, foi possível confirmar a possibilidade de nitrificação e desnitrificação simultânea (NDS) por meio da aeração intermitente em escala piloto, reduzindo gastos com oxigenação, além da dispensabilidade de adição de substância alcalinizante. Por outro lado, visto a composição do efluente, não foi possível dispensar o uso de uma unidade de clarificação. Apesar disso, comparando com outros tratamentos, como o lodo ativado convencional, a quantidade de sólidos no efluente é bem reduzida, permitindo a economia com a diminuição da dimensão da unidade de clarificação.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de degradação anaeróbia do 2,4D em reator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) inoculado com microrganismos enriquecidos provenientes do sedimento do reservatório de Itaipú-PR
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-01-27) Damasceno, Bianca Gouvea; Brucha, Gunther; Moura, Rafael Brito De; Saia, Flávia Talarico
Os agrotóxicos atuam com a finalidade de elevar a produção agrícola em níveis proporcionais a demanda por alimento, que cresceu exponencialmente nas últimas décadas devido ao aumento da população mundial, logo, seu uso se tornou desmedido e indiscriminado. Devido ao potencial tóxico destes produtos e sua utilização em enormes doses, se tornou recorrente fonte de contaminação nas matrizes ambientais no país. Com o propósito de recuperar os ambientes afetados e minimizar os impactos provenientes desses poluentes, o desenvolvimento de processos eficientes para o tratamento na erradicação desses elementos do meio ambiente é alvo de pesquisas. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o desempenho do biorreator anaeróbio horizontal de leito fixo (RAHLF) na degradação do herbicida ácido 2,4 diclorofenoxiacético (2,4D), um dos agrotóxicos mais utilizados atualmente no mundo, em condições anaeróbias e a nível de oxidação metanogênica. A validação dos resultados se deu através da detecção do 2,4D e intermediários por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e confirmou o potencial do mesmo. O reator foi inoculado com sedimento do reservatório de Itaipu, previamente enriquecido sob condições metanogênicas na presença de 2,4D na concentração de 1mg/L, no período de 376 dias, com acompanhamento semanal do consumo da matéria orgânica via espectrometria, alcançando no 89º dia de incubação remoção de aproximadamente 97% de DQO. O decaimento acentuado e constante de DQO confirmou fortemente a presença de atividade biológica ativa e eficiente, fazendo-se necessário a alimentação com fontes de carbono (0,01 mg/L de Lactato de Sódio e 0,01 mg/L de Acetato de Potássio), periodicamente do meio. Após a inoculação, o reator foi operado com um TDH de 88horas, durante 60 dias, atingindo estabilidade a partir do 27º dia de operação com uma média razoável de 63% de eficiência de remoção, tendo tido seu melhor desempenho no 38º dia com aproximadamente 96,52%, saindo da concentração inicial de 0,59 mg/L e chegando a 0,02 mg/L de 2,4D. Foi comprovado remoção eficiente do 2,4D em todas as amostras coletadas durante a operação do RAHLF, na ordem entre 14,79 a 96,52%. Também, no 34º dia, foi reconhecido a transformação completa do 2,4D, pois foram detectados, em concentrações-traços, todos os intermediários do 2,4D pertencentes a rota de degradação anaeróbia adotada nesse trabalho, com de 0,385 mg/L de 2,4D; 0,103 mg/L de 2,4DCP; 0,130 mg/L de 4CP e 0,052 mg/L de fenol na amostra efluente.
Acesso aberto (Open Access)
Análise do processo chuva-vazão utilizando hidrograma conceitual de Nash em bacias hidrográficas do Sul de Minas Gerais
(Universidade Federal de Alfenas, 2023-01-30) Pereira, Silvio Romero Duarte; Gonçalves, Flávio Aparecido; Latuf, Marcelo De Oliveira; Tiezzi, Rafael De Oliveira
Tendo em vista que o crescimento populacional, o avanço da urbanização e a ação antrópica em ambientes naturais têm acarretado impactos ambientais de diferentes naturezas e que a impermeabilização desses espaços pode causar enchentes e a diminuição da qualidade das águas, faz-se cada vez mais necessária a quantificação dos efeitos gerados por esses processos. O hidrograma conceitual de Nash (1957) é um modelo de chuva-vazão que considera a bacia hidrográfica como um sistema linear que é função de dois parâmetros, sendo eles o número de reservatórios (n) e a taxa de decaimento (k). Como forma de avaliar as diferenças e comparar duas situações distintas, os valores desses parâmetros foram calculados para eventos de duas estações diferentes, a estação Itajubá, no rio Sapucaí, e a estação PCH Ninho da Águia Montante, localizada no rio Santo Antônio. Essas estações estão localizadas em Municípios vizinhos, sendo que o rio Santo Antônio é afluente do Sapucaí. Para a separação do escoamento foi utilizado o método de separação gráfica. Da totalidade dos eventos estudados, três foram descartados pelo fato de apresentarem resultados anormais para o estudo, sendo que a justificativa é que exista alguma perturbação na vazão medida que ocasionou esse problema. Os valores médios de n e k para a estação Itajubá foram de 8,63 e 15,81, respectivamente, enquanto para a estação PCH Ninho da Águia Montante esses mesmos valores foram 4,13 e 10,03. A média dos valores de R² foram de 0,48 e 0,51, respectivamente, sendo considerado aceitável. Houve boa correlação entre os parâmetros n e k para as duas estações, sendo maior na de Itajubá. No que tange ao tempo de pico (tp), houve maior correlação deste com o parâmetro n na estação Itajubá, enquanto ocorreu o contrário quando se analisou a correlação entre a vazão de pico (Qp) e o parâmetro k. Os dados obtidos mostraram que a modelagem se mostrou eficiente e a aplicabilidade do modelo foi satisfatória.
Acesso aberto (Open Access)
Determinação de parâmetros cinéticos em biomassa granular no tratamento de drenagem ácida de minas
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-02-27) Bortoluci, Carla Beatriz Casagrande; Damasceno, Leonardo Henrique Soares; Moura, Rafael Brito De; Rodrigues, Marcos Vinícius
O emprego de biorreatores contendo células imobilizadas é uma alternativa viável para o tratamento de drenagem ácida de mina, efluente líquido proveniente de atividades de mineração. Entretanto, nesse tipo de reator o substrato pode encontrar dificuldade em difundir no interior do grânulo bacteriano e afetar a cinética da reação. Com base nessa constatação, o presente trabalho tem como principal objetivo encontrar os paramétricos cinéticos intrínsecos em biomassa granular e avaliar se há efeitos de resistência a transferência de massa interna. Para isso, foram traçados perfis temporais nas concentrações de sulfato de 500 e 250mg.L-1 para diferentes velocidades de escoamento. Essas fases foram operadas em reatores diferenciais em modo batelada, temperatura de 30±1°C, tempo de ciclo de 48h e etanol como fonte de carbono. A relação DQO/sulfato foi mantida igual a 2. O pH de entrada variou entre 3,2 e 3,3 e as concentrações de ferro, zinco e cobre correspondem a 25, 20 e 5mg.L-1, respectivamente. De forma a encontrar a melhor condição para realizar os perfis, foram feitos testes preliminares em diversas condições operacionais. O módulo de Thiele observado foi utilizado para avaliar o efeito de transferência de massa intraparticular. Os resultados mostraram que o modelo cinético de primeira ordem foi representativo para descrever a redução de sulfato. Os valores das constantes cinéticas k1, para velocidades superficiais entre 0,07 e 1,75cm.min-1, variaram na faixa de 0,0098 a 0,0136 para concentração de sulfato de 500mg.L-1, e 0,0200 a 0,0648 para concentração de sulfato de 250mg.L-1. O módulo de Thiele observado constatou que a resistência à transferência de massa interna pode ser desprezada, sendo a velocidade de consumo de substrato limitada à cinética da reação.
Acesso aberto (Open Access)
Isolamento e identificação de bactérias alcalifílicas associadas aos resíduos de bauxita
(Universidade Federal de Alfenas, 2014-11-13) Alves, Enne Gomes; Lima, Cláudio Antônio De Andrade; Rodriguez, Renata Piacentini; Barreto, Cristine Chavez
Os resíduos de bauxita representam um passivo ambiental importante devido aos riscos ao meio ambiente associados à elevada alcalinidade e aos custos do manejo e disposição. Como pouco se conhece sobre o estabelecimento de populações microbianas nesses locais de disposição dos resíduos de bauxita, o objetivo do presente estudo foi isolar e identificar microrganismos presentes em amostras coletadas em depósito localizado na região de Poços de Caldas, Minas Gerais. Para tanto, amostras de resíduos foram coletadas das profundidades de 0,25, 0,50 e 1 m e da água de dreno e inoculadas em culturas de enriquecimento com meio alcalino (pH 10,5), para cultivo em aerobiose e anaerobiose e isolamento de cepas a partir das culturas enriquecidas. As cepas isoladas foram submetidas a análise por microscopia óptica, PCR, DGGE e sequenciamento parcial do gene 16S rRNA. Foram isoladas 6 cepas de bactérias sob condições aeróbias (2 de cada profundidade). Os 6 isolados apresentaram forma bacilar, coloração Gram-positiva, e a análise do sequenciamento indicou que todos pertencem ao gênero Bacillus e correlacionam-se a 3 grupos alcalifílicos distintos com alto grau de identidade: as cepas A1 e A2 (0,25m de profundidade) com Bacillus cohnii; as cepas B1, B2 (0,50m) e C2 (1m) com Bacillus pseudofirmus; e a cepa C1 (1m) com as espécies Bacillus polygoni e Bacillus clarkii. Os presentes resultados mostram o enriquecimento e o isolamento bem sucedidos de bactérias alcalifílicas dos resíduos de bauxita, que permitirão estudos mais aprofundados das mesmas e melhor compreensão desse ambiente extremo.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação da atividade metanogênica nos sedimentos do Reservatório de Retiro Baixo, Rio Paraopeba, em Brumadinho (MG)
(Universidade Federal de Alfenas, 2022-07-29) Jerônimo, Kátia Aparecida; Brucha, Gunther; Saia, Flávia Talarico; Braga, Juliana Kawanishi
O presente trabalho teve como objetivo avaliar a atividade metanogênica, no sedimento de fundo do reservatório da Usina Hidrelétrica de Retiro Baixo, após a ruptura da barragem I, da Mina Córrego do Feijão em Brumadinho ocorrida em 25 de Janeiro de 2019. Foram realizadas 7 coletas de sedimento no fundo do reservatório, intituladas de campanhas, entre o período de 01/02/2019 (7 dias antes da data provável de chegada do rejeito ao reservatório) e em 20/12/2021 (após a data provável de chegada do rejeito ao reservatório. Foram realizadas ensaios de atividade metanogênica, onde utilizou-se de acetato (1M) e formiato(1M) como fonte de carbono, o monitoramento dos experimentos foi feito através das análises temporais de Demanda Química de Oxigênio, concentração de CH4 via cromatografia gasosa, sólidos totais, sólidos totais voláteis e sólidos totais fixos com intuito de avaliar o comportamento da atividade microbiana metanogênica acetoclásticas e hidrogenotróficas ao longo do tempo. Os resultados obtidos para as Campanhas 1, 2 e 3, onde foi realizado um Mix dos sedimentos coletados foram de: taxa de decaimento específico do DQO C1: 0,010±0,003mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, concentração específica de CH4: 6,59E-04 ± 9,04E-04Nmol CH4.mL-1.mgSTV-1, C2: taxa de decaimento específico do DQO 0,011±0,002mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, concentração específica de CH4: 2,61E-03±1,13E-03Nmol CH4.mL-1.mgSTV-1, C3: taxa de decaimento específico do DQO 0,011±0,0006 mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, concentração específica de CH4: 5,14E-04±1,16E-04 Nmol CH4.mL-1.mgSTV-1.Para as Campanhas 4,5,6 e 7, as amostras de sedimento foram analisadas ponto a ponto, onde os resultados obtidos foram os seguintes: Campanha 4 taxa de decaimento específico do DQO Ponto 1: 0,002±0,001mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 2: 0,004±0,0005 mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 3: 0,003±0,001; Campanha 5 taxa específica de decaimento do DQO Ponto 1: 0,047±0,01mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 2: 0,032±0,01 mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1,Ponto 3:0,027 ±0,003; Campanha 6 taxa de decaimento específico do DQO Ponto 1: 0,028±0,002mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 2: 0,030±0,002mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 3: 0,032±0,004; Campanha 7 taxa de decaimento específico do DQO Ponto 1: 0,018±0,003mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 2: 0,023±0,004mgDQO. L-1. mg STV-1.h-1, Ponto 3: 0,026±0,001;Para os valores de concentração específica de CH4 utilizando o modelo de Gompertz apenas a Campanha 5 apresentou ajuste ao modelo, os valores obtidos foram : concentração específica de CH4, Ponto1: 9,06E-03 ± 1,17E-03NmolCH4.mL-1.mgSTV-1, Ponto 2: 1,55E-02 ± 2,64E-03NmolCH4.mL-1.mgSTV-1, Ponto 3: 1,47E – 02 ± 1,75E – 03 NmolCH4.mL-1.mgSTV-1, apresentando valores satisfatórios para a avaliação da atividade metanogênica ao longo da incubação.