Projetos de Pesquisa

 

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Adriano Viana Ensinas

Engenharias

Engenharia de Energia
  • valorização energética de resíduos da produção de etanol através de processo supercrítico e recuperação fotossintética de carbono
  • Dentre as opções existentes para a produção de biocombustíveis em larga escala no mundo, o etanol a partir da cana-da-açúcar é apontado como uma das mais rentáveis e que possibilitaria a substituição da gasolina usada para fins automotivos com impactos importantes na emissão de gases de efeito estufa. No entanto, seu processo de produção envolve uma série de etapas onde uma parte do carbono fixado durante o crescimento da cana-de-açúcar é perdido em correntes residuais. Dentro desse contexto a possibilidade de recuperação fotossintética do carbono aliada à tecnologia supercrítica pode trazer ganhos expressivos de eficiência, diminuindo a emissão de poluentes e aumentando a produção de energia renovável proveniente dessa indústria. Esse projeto visa o estudo da valorização de resíduos líquidos e gasosos encontrado em plantas de produção de etanol. O trabalho pretende verificar a viabilidade da recuperação do dióxido de carbono emitido no sistema de fermentação e cogeração de plantas de etanol através do uso desses gases como fonte de carbono para o crescimento de microalgas em processo de fotossíntese controlada para a fixação do carbono. Além disso, a vinhaça gerada na destilação do etanol será estudada como meio de cultivo das microalgas, possibilitando o tratamento desse efluente que possui alto potencial poluidor e contribuindo para a minimização do uso de água na planta industrial. A gaseificação hidrotérmica supercrítica (GHS) será considerada para conversão da biomassa na forma de microalgas em gás para posterior síntese em combustíveis comerciais como gás natural sintético, metanol e dimel-eter. Técnicas de modelagem e otimização de processos serão utilizadas para avaliar diversas configurações e desenvolver um projeto da produção de etanol com planta anexa de conversão de resíduos com GHS. A plataforma computacional OSMOSE-LUA, desenvolvida na École Polytechnique Fédérale da Lausanne, utilizada com sucesso em estudos anteriores, será adaptada às condições de operação de plantas de etanol, possibilitando a análise de integração energética e otimização multi-objetivo com algoritmo genético para avaliação de diversos objetivos como redução de custos de produção, aumento de eficiência energética, além de redução de emissões atmosféricas.
  • Universidade Federal de Lavras - MG - Brasil
  • 01/06/2017-30/06/2021
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Adrianus Cornelius Van Haandel

Engenharias

Engenharia Sanitária
  • transformação de lagoas de estabilização: reengenharia de um sistema obsoleto de tratamento de águas residuárias.
  • Lagoas de Estabilização (LE) têm sido usadas para o tratamento de esgoto em cidades de pequeno porte no Brasil e em muitos países em desenvolvimento. Estes sistemas em geral tem uma boa qualidade de efluente, mas sua aplicação também tem grandes problemas que podem ser enumerados como se segue: (1) A área muito grande (3 m2/habitante), (2) Perda de água por evaporação e alta salinidade do efluente, (3) assoreamento da lagoa anaeróbia, (4) geração de odores horríveis no entorno do sistema, (5) liberação de metano à atmosfera e (6) Alto custo da rede devido ao afastamento do sistema da região urbana. Existem hoje alternativas muito superiores à LE que permitem uma qualidade de efluente igual ou superior, mas que não têm seus problemas. Quando se usa o reator UASB para tratamento de esgoto bruto sua eficiência na remoção de material orgânico normalmente é maior que na combinação da lagoa anaeróbia e lagoa facultativa de LE, tendo uma baixa concentração de material orgânico residual e sólidos em suspensão. Quando se combina o reator UASB com lagoas para o pós tratamento, o polimento se realiza sem que surjam os problemas de LE. Como a remoção de material orgânico e sólidos em suspensão é pacífico em lagoas de polimento (LP) de efluente do UASB, o critério principal de seu dimensionamento se torna a remoção de coliformes termo tolerantes (CTT). Pela teoria do decaimento de CTT a LP deve ser do tipo batelada sequencial e não de fluxo continuo como em LE. Sendo o reator UASB uma unidade de fluxo continuo, a operação de lagoas de polimento em regime de batelada implica na necessidade de um tanque de equalização, que também funciona para a transferência de bateladas para serem tratadas nas LP e por isso é denominada de lagoa de transbordo (LT). A LT além de transferir as bateladas para as LP também serve para separar sólidos sedimentáveis no efluente do reator UASB. Outra função é a dessorção de CO2 na LT, que reduz a acidez e facilita posteriormente o aumento do pH nas LP. Ainda se pode esperar o inicio do processo de fotossíntese na LT, reduzindo a concentração de sulfeto no efluente do reator UASB e assim evitando os maus odores característicos das LE. Espera-se demonstrar através de investigações experimentais que o sistema UASB + LT + LP pode produzir um efluente final igual ou superior ao sistema LE convencional, mas sem as grandes desvantagens desta. Prevê-se que a remoção de nutrientes pode ser opcional, sendo efetivada em lagoas rasas, enquanto em lagoas mais profundas são preservadas para serem aproveitados no reuso agrícola. Antecipa-se ainda que estes resultados podem ser alcançados com um custo de investimento fortemente reduzido. O sistema UASB + LT + LP tem aplicabilidade em todo o território nacional, mas espera-se obter os melhores resultados nas regiões com alta temperatura e irradiação solar, onde a fotossíntese se desenvolve mais rapidamente.
  • Universidade Federal de Campina Grande - PB - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022
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Adunias dos Santos Teixeira

Ciências Agrárias

Engenharia Agrícola
  • sensoriamento remoto hiperespectral e multiespectral na caracterização da salinidade do solo em áreas irrigadas
  • Os sais prejudicam o desenvolvimento das culturas agrícolas, diminuindo sua produtividade. O monitoramento da distribuição espacial da salinidade é então vital para a gestão e manejo dos solos e da agricultura como um todo. O sensoriamento remoto é uma alternativa para o estudo dos solos afetados por sais porque fornece informações espaciais em áreas extensas do terreno. Uma das formas de se quantificar a salinidade dos solos é medir sua condutividade elétrica (CE) no campo e em laboratório. Visto que a maioria dos sais reflete fortemente a energia solar incidente sobre a superfície dos solos na direção dos sensores a bordo de satélites, existe uma relação indireta entre a reflectância registrada nas imagens e a CE dos solos expostos salinizados. Portanto, dados de reflectância em determinados comprimentos de onda são normalmente correlacionadas com dados de CE, embora não haja uma relação física de causa e efeito. Desta forma, modelos computacionais calibrados em laboratório podem ser gerados e aplicados sobre os dados de reflectância das imagens para a obtenção da CE na cena, pixel-a-pixel. Um aplicativo que esta em evidência na Literatura recentemente que se é possível obter calibrações entre dados espectrais e informações empíricas é a ferramenta Automated Radiative Transfer Models Operator (ARTMO), no entanto sua aplicação ainda não foi testada para estudos de salinização e esta ferramenta possui um alto potencial para isto. Inseridos neste contexto, os objetivos deste estudo são avaliar o desempenho de modelos calibrados pela ferramenta ARTMO para identificação de áreas salino por meio de dados hiperespectrais e gerar mapas de estado salino utilizando imagens hiperespectrais em perímetro irrigado. O trabalho será realizado no Distrito de Irrigação Morada Novo localizado nos municípios de Morada Nova e Limoeiro do Norte, estado do Ceará. Serão realizadas coletas de solo da região de estudo que coincidam com a cobertura realizada em 13 de maio de 2015 pelo sensor hiperespectral aerotransportado SpecTIR. As amostras de solo serão da camada superficial (0 a 10 cm de profundidade), levadas ao laboratório, homogeneizadas, trituradas, e passadas na peneira de 2 mm. Será utilizado um sistema de sensores FieldSpec Pro FR 3 para a obtenção das leituras espectrais em laboratório. Serão utilizados para as análises de regressão modelos lineares e não-lineares. Estes modelos irão ser calibrados utilizando-se o aplicativo ARTMO, sendo este uma ferramenta anexa ao programa MATLAB. Os resultados serão comparados aos obtidos pelo imageador hiperespectral aerotransportado SPECTIR. Ao final da execução do projeto espera-se que estejam disponíveis bancos de dados espectrais de referência para classificação de solos; procedimentos metodológicos baseados em sensoriamento remoto para determinação da condutividade elétrica de solos expostos; mapas de área com problemas de salinização da região do Perímetro Irrigado de Morada Nova em Limoeiro do Norte - CE.
  • Universidade Federal do Ceará - CE - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022
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Afonso Celso Dias Bainy

Ciências Biológicas

Ecologia
  • transcriptoma hepático e avaliação dos efeitos do esgoto sanitário e 4-n-nonilfenol na modulação gênica de peixes poecilia vivipara
  • O lançamento de esgoto não tratado nos ecossistemas aquáticos é uma das principais causas da baixa qualidade da água, gerando danos ao ecossistema aquático e à população humana no Brasil e no mundo. O esgoto é uma mistura constituída principalmente de matéria orgânica, micro-organismos, produtos de higiene pessoal, limpeza e fármacos. Dentre os contaminantes presentes nessa mistura, os alquilfenóis etoxilados (APEs) são altamente tóxicos aos organismos aquáticos. O 4-Nonilfenol (NP), um produto de degradação dos APEs, é bastante comum em ambientes aquáticos próximos aos locais de lançamento de esgoto sanitário. Muitos estudos mostram o NP como o metabólito mais crítico dos APEs devido sua resistência à biodegradação, toxicidade e efeitos estrogênicos. Apesar dos efeitos estrogênicos do NP serem bem conhecidos, a interferência deste contaminante em outros processos biológicos como sistema imune, biotransformação, reparo do DNA, ciclo celular, apoptose entre outros têm sido negligenciados em organismos aquáticos. O conhecimento das alterações desses processos biológicos provocados pelo NP e esgoto sanitário permitirá a descoberta de novos biomarcadores para aplicação em programas de biomonitoramento. Atualmente, a análise das alterações na expressão gênica global de qualquer espécie pode ser acessada por meio das técnicas de sequenciamento de nova geração (NGS), possibilitando avanços na pesquisa sobre a ecotoxicogenômica de peixes. O peixe Poecilia vivipara, barrigudinho, tem sido alvo de diversos estudos ecotoxicológicos, sendo um bom organismo modelo para estudos ecotoxicogenômicos, pois é fácil de manipular e abundante em locais contaminados e pristinos. Dessa forma, o transcriptoma desta espécie é altamente relevante para estudos que envolvam biomonitoramento em regiões estuarinas e investigação dos efeitos tóxicos de contaminantes em experimentos de laboratório. Tendo em vista o exposto, o objetivo deste estudo será obter o transcriptoma hepático de P. vivipara e compreender as alterações que o esgoto sanitário e NP causam na transcrição de genes envolvidos em diversas funções biológicas desse peixe. Os resultados possibilitarão a descoberta de novos biomarcadores de contaminação aquática, contribuindo também em estudos de biologia comparada, biologia evolutiva e estudos ecotoxicogenômicos com outros contaminantes.
  • Universidade Federal de Santa Catarina - SC - Brasil
  • 01/06/2017-31/05/2021