Publicação: Carvão hidrotérmico de lodo de esgoto como condicionante de solo: caracterização e estudos de propriedades ligantes
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Data
Autores
Orientador
Moreira, Altair Benedito 
Coorientador
Ferreira, Odair Pastor
Pós-graduação
Química - IBILCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
Atualmente são produzidas enormes quantidades de esgoto, sobretudo nos centros urbanos. Tal esgoto quando tratado nas estações de tratamento de efluentes (ETE) gera o lodo de esgoto, que consiste em um resíduo semi- sólido, pastoso, rico em matéria orgânica, macro e micronutrientes. Por ser um resíduo de difícil tratamento, normalmente é descartado em aterros sanitários. A demanda pelo processo de tratamento é devido à preocupação recorrente com às condições de saneamento básico para a população e o meio ambiente. A carbonização hidrotérmica (HTC) é um processo utilizado para fins de manejo sustentável de uma grande variedade de biomassas, no qual é gerado um produto sólido chamado de carvão hidrotérmico (CH) que consiste em produtos sólidos e carbonáceos e uma fração líquida denominada de água de processo (AP) rica em nutrientes e matéria orgânica. Deste modo, o objetivo desse projeto foi estudar as características físico-químicas de carvão hidrotérmico obtido a partir da carbonização hidrotérmica do lodo de esgoto doméstico coletado na ETE do município de São José do Rio Preto – SP e avaliar as propriedades ligantes de substâncias tipo húmicas (STH) extraídas do carvão hidrotérmico com o metal Cu(II) como modelo. Os parâmetros estudados na HTC de lodo de esgoto foram com aditivo ácido, com aditivo básico e sem aditivo. O lodo seco, os CH e as STH extraídas deste, foram caracterizados por Espectroscopia FTIR, Análises Elementar, Termogravimétrica e Ressonância Magnética Nuclear. As concentrações dos metais tóxicos Cd, Cr, Ni e Pb no lodo e nos CH foram menores do que os limites estabelecidos pela legislação vigente para o uso agrícola do lodo de esgoto (CONAMA, nº 375/2006). O estudo de propriedades ligantes das STH foi realizada por técnicas de Espectroscopia de Fluorescência Molecular e Estudos de interação entre as STH e íons Cu(II) por supressão de fluorescência. Os resultados de supressão foram analisados utilizando a ferramenta estatística multivariada PARAFAC e em seguida aplicados ao modelo de complexação proposto por Ryan e Weber. Todas as STH apresentaram propriedades complexantes e interagiram fortemente com os íons Cu(II), com altas constantes de estabilidade condicional (logKc), de 5,0 a 5,3, e elevada capacidade de complexação (CC), especialmente para a amostra de STH sem aditivo que apresentou uma CC mais alta (2,0 μmol Cu mg-1 TOC) comparada com as STH com ácido e base. Deste modo, todos os materiais sintetizados apresentam um possível potencial para atuarem como condicionantes de solo.
Resumo (inglês)
Large volumes of sewage are currently generated, particularly in urban centers. When treated at wastewater treatment plants (WWTPs), this sewage produces sewage sludge, a semi-solid, pasty residue enriched with organic matter as well as macro- and micronutrients. Due to the challenges associated with its treatment, this waste is often disposed of in landfills. The growing demand for effective treatment processes stems from ongoing concerns regarding basic sanitation conditions for both the population and the environment. Hydrothermal carbonization (HTC) is an innovative process utilized for the sustainable management of various biomasses. This process yields a solid product known as hydrochar (HC), which consists of carbon-rich solid materials, and a liquid fraction, referred to as process water (PW), which is nutrient- and organic matter-rich. This project aimed to investigate the physicochemical properties of hydrochar produced through the hydrothermal carbonization of domestic sewage sludge collected from the wastewater treatment plant in São José do Rio Preto, São Paulo (Brazil). Additionally, the study sought to evaluate the binding properties of humic like substances (HLS) extracted from the hydrochar using Cu(II) ions as a model. The parameters investigated included the HTC of sewage sludge treated with an acidic additive, a basic additive, and without any additive. The dry sludge, HC and HLS were characterized using FTIR spectroscopy, elemental analysis, thermogravimetry, and nuclear magnetic resonance (NMR). The concentrations of toxic metals such as Cd, Cr, Ni, and Pb in the sludge and HC were found to be below the limits established by current legislation for the agricultural use of sewage sludge (CONAMA Resolution Nº 375/2006). The binding properties of HTC were investigated using molecular fluorescence spectroscopy and interaction studies between HLS and Cu(II) ions through fluorescence quenching. The quenching data were analyzed using the multivariate statistical tool PARAFAC (Parallel Factor Analysis) and subsequently applied to the complexation model proposed by Ryan and Weber. Both HLS samples demonstrated complexing properties and exhibited strong interactions with Cu(II) ions, as evidenced by high conditional stability constants (logKc) ranging from 5.0 to 5.3, along with substantial complexing capacities (CC). Notably, the HLS sample without additive showed the highest CC, at 2.0 μmol Cu mg-1 TOC, compared to the HLS treated with acid or base. In this way, all synthesized materials have a possible potential to act as soil conditioners.
Descrição
Palavras-chave
Lodo de esgoto, Substâncias tipo húmicas, Carvão hidrotérmico, Metais, Sewage sludge, Humic like substances, Hydrochar, Metals
Idioma
Português
Como citar
SAVENHAGO, Kelly Aparecida. Carvão hidrotérmico de lodo de esgoto como condicionante de solo: caracterização e estudos de propriedades ligantes. 2025. 94 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas, São José do Rio Preto- SP, 2025.
