Dissertações - Engenharia Civil e Ambiental - FEB

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https://hdl.handle.net/11449/77042

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A methodology for flood risk assessment for two cities in Nigeria
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-11) Babajide, Emmanuel Inioluwa; Peixoto, Anna Silvia Palcheco [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As inundações/enchentes são consideradas uma das ameaças mais comuns à vida humana e às propriedades. A avaliação da vulnerabilidade e da suscetibilidade é a primeira etapa do gerenciamento do risco de inundação uma vez que é vital que pode ajudar os formuladores de políticas a identificar e implementar políticas que minimizem o risco de ocorrências. Esta pesquisa tem como objetivo desenvolver uma metodologia usada para mapear duas cidades selecionadas no sudoeste da Nigéria usando análise multicritério em um ambiente GIS para criar um mapa de suscetibilidade e risco de inundação para a detecção e previsão de locais propensos a inundações. Fatores ambientais e antropogênicos, como características hidrológicas, geomorfológicas, geológicos, tipo de solo e uso e ocupação da terra, bem como pontos de ocorrência de inundações, foram coletados de diferentes bancos de dados para essa análise. A partir dos resultados, as quatro principais categorias de nível de risco de inundação são baixo, médio, alto e muito alto, representando 13,04, 31,29, 36,42, 19,25% da área total de Abeokuta South e 11,48, 22,73, 35,06, 30,73% da área total de Lekki, respectivamente. O uso e a cobertura do solo, bem como a distância da rede de drenagem, são os principais determinantes do fenômeno de inundação em ambas as áreas. Embora a elevação não desempenhe um papel importante na distribuição dos níveis de risco em Lekki, ela desempenha no caso da cidade de Abeokuta South, uma vez que algumas áreas próximas à rede de drenagem tinham baixa suscetibilidade por estarem localizadas em altitudes elevadas. Como as inundações na Nigéria são um problema grave que requer a atenção de todas as partes interessadas com o objetivo de prevenir e resolver seus efeitos adversos que representam uma ameaça à sobrevivência humana, os resultados deste estudo servem como uma ferramenta fundamental de avaliação para o desenvolvimento sustentável pelas autoridades públicas com jurisdição territorial.
Estudo de biochar de capim Napier e avaliação de sua capacidade de adsorção de metais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-25) Toqueti, Flávia; Silva, Marina Piacenti da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Na atualidade, existem fortes evidências que as atividades humanas vêm causando intensos impactos nos sistemas terrestres e sua resiliência, diante do aumento populacional e suas pressões sobre o meio, fazendo-se urgente ações que integrem o desenvolvimento contínuo das sociedades à manutenção dos sistemas terrestres, garantindo sua resiliência. De acordo ao conceito das fronteiras planetárias, a Terra contém limites ambientais, os quais sofrem perturbações a partir das ações humanas sendo que a violação de qualquer dessas fronteiras coloca o planeta em risco, podendo derivar em alterações irreversíveis. Muitas dessas fronteiras já tiveram seus valores-limite extrapolados, como o da água e o da poluição ambiental. Diante deste quadro, a busca por soluções mitigadoras torna-se imprescindível para a garantia da resiliência planetária e seus recursos a médio e longo prazo, o que é de fundamental importância para a qualidade e existência dos sistemas vivos. Como potencial mitigador, o biochar, obtido pela queima de biomassa de diferentes resíduos agrícolas com pouco ou nenhum oxigênio, vem sendo estudado para diversas aplicações, como a melhoria da qualidade das águas, por ser um adsorvente de baixo custo e rico em carbono, além de gerar energia em sua produção através do processo de pirólise tornando-se ainda um potencial substituto para combustíveis fósseis. Em função de suas qualidades, este trabalho se propôs a estudar e produzir biochar a partir de capim Napier (Pennisetum purpureum) em propriedade agrícola, utilizando um fogão Anila, capaz de gerar energia com baixa emissão de gases. O biochar produzido neste fogão foi comparado ao biochar produzido em laboratório e posteriormente testado na adsorção de chumbo em solução aquosa. O capim escolhido primeiramente foi submetido à análise termogravimétrica - análise térmica diferencial simultânea (TG-DTA) e à Termogravimetria derivada (DTG) para determinar sua resistência térmica e seu comportamento pirolítico. A caracterização do biochar foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectrometria por Energia Dispersiva de Raios X (EDS-MEV) e Espectroscopia na região do Infravermelho com método de refletância total atenuada (FTIR ATR) e a capacidade adsortiva do biochar para o chumbo teve sua quantificação feita por Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES). Os resultados obtidos demonstraram que o biochar produzido no fogão Anila a uma temperatura média de 257 ºC apresenta os mesmos grupos funcionais que o produzido em laboratório na mesma temperatura. Além disso, o biochar produzido a partir de capim colhido fresco e seco ao sol por 4 dias apresentou um melhor resultado para a adsorção de chumbo (67,68% de remoção). Os resultados deste trabalho mostram que o biochar produzido a partir de capim napiê pode ser obtido em fogão convencional, mostrando-se uma excelente tecnologia social para a mitigação de contaminação local por metais, contribuindo para a melhoria global avanço sobre as fronteiras planetárias.
Machine learning framework for optimization of flocculation process of water treatment
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-02) Bankole, Abayomi Oluwatobiloba; Moruzzi, Rodrigo Braga [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
The implementation of machine learning (ML) model that could improve both the effectiveness and sustainability of water treatment system is a major problem in the water sector, with the optimization of flocculation process being a major setback. In this study, we have developed the first ML model for floc length evolution monitoring and a framework for its potential adoption in large-scale water treatment. Artificial Neural Network (ANN) and Long-Short Term Memory (LSTM) models, and traditional time series model; Auto Regressive Integrated Moving Average (ARIMA) were explored to predict floc length evolution data that was obtained through non-intrusive image analysis from a jar test batch assay and model the orthokinetic process. Batch assay data of two velocity gradient (Gf 20 sec-1 and 60 sec-1) and flocculation time of 3hrs were partitioned into 5 bins for floc length range 0.27 – 3.5 mm and upscaled using linear method. Results showed that ARIMA model is not suitable for predicting number of flocs with a negative test accuracy (R2). ANN recorded R2 of 0.86 – 1.0 for training and 0.84 – 0.99 for testing, across Gf 20 sec-1 and Gf 60 sec-1. LSTM model has the best prediction accuracy of 98 – 100% for Gf 20 sec-1 and perfect prediction of number of flocs across all bins and Gfs. Our study has proven that the developed framework can be replicated in large scale water treatment and will promote application of smart technology in large-scale water/wastewater treatment.
Post-treatment of municipal wastewater using microalgae and activated sludge synergy
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-07) James, Abraham Olamilekan; Silva, Gustavo Henrique Ribeiro da [UNESP]; Silva, Graziele Ruas Lagoas da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
The problem of untreated and inadequately treated wastewater still persists globally. This has not only contributed to the increasing environmental pollution loads, but has also failed to harness the bioeconomy materials present in wastewater. While the science of microalgae-based treatment technology has shown to be efficient for treatment and recovery of potential resource, the majority of the studies were conducted under controlled conditions. Therefore, this present study evaluated the performance of native microalgae-activated sludge (MAS) growth for tertiary treatment of anaerobically digested wastewater from an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) in an outdoor lab-scale photobioreactors (2 L). Seven different conditions with distinct inoculum proportions (Conditions: 1 to 3 is MAS; 4 to 6 is microalgae controls; 7 is without inoculum) were operated in batch mode reactor in triplicate for 5-days of hydraulic retention time (HRT) at 11.5:12.5 Photo-hours, to identify the best inoculum proportion for adopted in pilot flat panel photobioreactor. Condition 1 (0.10gL-1: microalgae and 0.20gL-1: activated-sludge), with lowest MAS proportion showed the best outcome with cell density productivity (2.03 x 107 cells.mL-1) along with biomass of 0.13 g TSS.L-1.d-1 and the total phosphorus uptake (85.07%), total nitrogen uptake (66.14%), logarithmic removal (Log-Re) of bacterial pathogens (water quality indicators), which showed Log-Re (3.3 for total coliforms (137E+02 CFU.100 mL-1) and 4.7 for Escherichia coli (0.00E+00 CFU.100 mL-1)). The best performing MAS (condition 1) was tested in a pilot flat panel photobioreactor, alongside a control, inoculated with the microalgae proportion of the MAS, and operated under 5-days and 3-days HRT. The performance of the system was determined by the efficiency of nutrient removal and recovery, biomass sedimentation and removal of Escherichia coli and Total Coliforms. Results showed that high HRT favoured the performance of MAS with respect to biomass growth, with significantly higher (p < 0.05) removal efficiency, 88.0, 79.0, 59.5% for total phosphorus (TDP), ammonium nitrogen (NH+4-N), chemical oxygen demand (CODfiltered), respectively at 5 days HRT. The average biomass productivity and growth rate for HRTs 5 days and 3 days are 59.41±12.31 mg TSS L-1 d-1, 0.08±0.01 d-1 and 25.56±11.09 mg TSS L-1 d-1, 0.03±0.01 d-1, respectively. The log-Re > 4.0 CFUmL-1 and > 3.5 CFUmL-1 were achieved for E. coli and total coliforms, respectively at both HRTs, and showed the potential for agricultural use for complying with the WHO recommended standard of 103 MPN.100mL-1. Overall, results showed a promising feasibility of outdoor microalgae-based treatment of wastewater cost effectively. However, self-settling efficiency was conversely low 33.0 and 14.0% for HRTs 5 days and 3 days, respectively, and suspiciously impacted by high pH (> 10.0) on bacterial population and the dominance of non-mucilage Cyanobium sp. (98%).
Estudo do comportamento mecânico de pavimentos de concreto com agregado reciclado reforçado com fibras de aço pelo Método dos Elementos Finitos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-19) Siqueira, Alana Helena Cara; Manzoli, Osvaldo Luís [UNESP]; Rodrigues, Eduardo Alexandre [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O ramo da construção civil está em constante evolução e por trás dos efeitos positivos que isso proporciona, se encontra uma consequência não muito agradável, representada pelo aumento da quantidade de resíduos de construção e demolição (RCD). Na maioria das vezes, a solução encontrada para o depósito destes resíduos consiste no seu despejo em aterros ou lixões e até mesmo em terrenos baldios e regiões próximas a rios e estradas. Este fato contribui com a geração de danos ambientais e por isso a utilização dos RCD como agregado reciclado tornase uma saída sustentável para o problema em questão. Neste contexto, esta pesquisa visa determinar se a técnica de modelagem numérica baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF) consegue prever adequadamente o comportamento mecânico do concreto com agregado reciclado (CAR) reforçado com fibras de aço aplicado em lajes de pavimentos rígidos e lajes lisas armadas, contribuindo assim com o estudo da reutilização dos RCD. A modelagem tridimensional das lajes utiliza elementos finitos unidimensionais de barra para discretizar as barras e fibras de aço, que são acoplados por meio dos elementos finitos de acoplamento (EFAs) na malha de elementos tetraédricos da matriz de concreto, levando-se em consideração a perda de aderência existente entre o concreto e as fibras, assim como o modelo de dano à tração do concreto e os modelos constitutivos de seus reforços, ressaltando que o concreto é modelado como um material homogêneo (escala macroscópica). A metodologia aplicada se mostrou adequada, visto que os resultados numéricos foram semelhantes aos experimentais, apontando que o aumento da porcentagem de substituição dos agregados naturais por reciclados diminuiu a capacidade de resistência mecânica, ductilidade e dissipação de energia das lajes de concreto, sendo estes efeitos revertidos com a adição de fibras de aço na estrutura. Diferentes valores de resistência à compressão do concreto, cuja britagem origina os agregados reciclados, também influenciaram o comportamento mecânico das lajes de pavimentos rígidos.
Oportunidades e barreiras para a compostagem em contexto municipal: estudo de caso em São José dos Campos - Brasil
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-30) Pereira, Vanessa Rodrigues; Fiore, Fabiana Alves [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Compostagem é uma das principais vias de tratamento da fração orgânica putrescível dos resíduos sólidos urbanos (RSU). Atualmente, a prática é incipiente ou inexistente em países de baixa e média renda, onde experiências descentralizadas tem maiores êxitos. Estudos que investiguem tais experiências em contexto local podem ser úteis para auxiliar os gestores públicos no melhor planejamento da compostagem em seus municípios. O objetivo principal desta pesquisa foi identificar barreiras e oportunidades para a viabilização econômica e socioambiental da compostagem em contexto local, a partir de estudo de caso exploratório no município de São José dos Campos (SP). Para subsidiar o desenvolvimento do estudo, foi realizada uma revisão sistemática dos fatores influenciares da segregação na fonte, com base no método de pesquisa em arquivo, que identificou os seguintes fatores: infraestrutura física e conveniência, educação, dados sociodemográficos, fatores econômicos, norma e influência social, feedback, hábito, comportamento pró-ambiental, confiança no sistema, e fatores associados à Teoria do Comportamento Planejado. A revisão mostrou que os fatores dependem das particularidades locais e são interdependentes. No estudo de caso, foi identificado e entrevistado os atores sociais envolvidos com a compostagem, e avaliado o potencial do mercado local para insumos agrícolas de base orgânica. Educação, infraestrutura e influência social foram evidenciados como os principais fatores gatilhos para iniciar a compostagem. As dificuldades no manejo são comuns no início da prática para os compostadores domiciliares e para as iniciativas comunitárias, a principal dificuldade é o engajamento de pessoas. A vermicompostagem pode ser uma oportunidade para valorização dos resíduos orgânicos putrescíveis dos RSU no mercado local. A visão dos atores sociais locais pode contribuir para melhoria do planejamento de esquemas de compostagem em contexto municipal.
Impact of drainage system concepts in urban metabolism
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-14) Garcia, Maria Vitória da Silva; Moruzzi, Rodrigo Braga Moruzzi [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As mudanças climáticas estão afetando significativamente o meio ambiente, e atualmente são necessárias mudanças seja em comportamento ou ações governamentais, para reduzir esses impactos. Então paralelamente a isso é necessário a implantação de medidas em diversas áreas, inclusive e de extrema importância no planejamento, implantação e operação de águas urbanas, de maneira que durante essas fases sejam considerados o sistema como um todo. O que é explicado através do metabolismo da água que apresenta a transformação que ocorre com as águas no ambiente urbano e suas demandas e emissões. Nesse processo pode ser considerado a demanda de água de precipitação, superficial e subterrânea, a transformação, geração e transporte de efluentes, gases de efeito estufa, poluentes e outros. Indicadores os quais podem ser mensurados e considerado através de modelos específicos de metabolismo, como o Watermet². Os sistemas de drenagem urbana atualmente são comumente projetados conforme sua performance em determinados índices, seja em sua eficiência quanto seus impactos, porém estes últimos indicadores são escolhidos de diversas formas. Este trabalho tem o foco em mostrar como a performance do sistema de drenagem urbana impacta nos processos metabólicos urbanos, ou seja, por meio da análise da eficiência em função de um objetivo ou redução de impactos, à luz do fluxo natural. Para isso foi utilizado o software Watermet² onde após um teste de sensibilidade foram inseridos dados com o intuito de simular os diversos sistemas de drenagem urbana sustentável, o qual mostrou que praticamente todos as variáveis inseridas são importantes para o sistema. Revela-se que este software (Watermet²) pode ser aplicado pelos tomadores de decisão com o objetivo de promover a gestão e adaptação para um sistema de drenagem integrado, com baixo impacto em todo o sistema e melhorar a resiliência urbana às mudanças climáticas, pois este demonstrou-se ser sensível as alterações de concepções de tipos drenagem urbana.. Assim como também este software se mostra capaz de mensurar os indicadores de performance metabólica do sistema de maneira direta, tornando-o ideal para auxiliar juntamente a outras ferramentas de projeto. Com o software e o processo é possível uma padronização dos fundamentos e consequentemente os indicadores-chave de desempenho em uma análise de performance específica de drenagem urbana. Com este é possível também a determinação de uma melhor hipótese dentro das alternativas previstas, sendo neste estudo de caso e com os pesos determinados concluído como o pavimento permeável.
Mapeamento de risco de movimentos de massa em corredores rodoviários: estudo de caso na BR-116 entre os municípios de Jacareí e Queluz (SP)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-31) Sandes, Monyk dos Santos; Peixoto, Anna Silvia Palcheco [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os movimentos de massa são fenômenos relacionados a desastres, sendo desencadeados por uma série de fatores, tal como o crescimento desordenado das áreas urbanas em locais com presença de maciços rochosos com superfície íngreme, a implantação de obras civis, caso das rodovias, e as condições climáticas, que no Brasil favorecem e agravam as ocorrências de deslizamentos e escorregamentos de terra. A pesquisa, em consonância com os ODS 11 e ODS 13 da ONU, propõe apresentar uma método para mapeamento de áreas favoráveis à instabilização de taludes, constituindo uma base de dados armazenados em SIG, e através da análise estatística, elaborar mapas de suscetibilidade, perigo e risco para identificação das futuras áreas propícias aos processos de movimentação de massa. Os dados coletados são de eventos de movimentos de massa pretéritos, dados de características geológicas, geomorfológicas, pedologia, de uso e ocupação, proximidade da via, declividade, orientação das vertentes e formas do terreno, dados socioeconômicos e dados de eventos meteorológicos. A área de estudo, compreende a Rodovia Presidente Dutra BR-116 no trecho entre as cidades de Jacareí e Queluz, abrangendo uma parte do Vale do Paraíba, dentro do Estado de São Paulo. Com a produção do mapa de suscetibilidade, conforme a metodologia do Valor Informativo (VI) e o mapa de vulnerabilidade pelos dados socioeconômicos, foram construídas matrizes quadráticas envolvendo suscetibilidade e chuva para obtenção do mapa de perigo; e vulnerabilidade social e perigo para obtenção do mapa de risco. Espera-se contribuir para a identificação das necessidades de manutenções e sistemas de alerta, para a garantia da integridade do corredor rodoviário, a segurança do tráfego e da população adjacente, bem como fornecer uma ferramenta para o planejamento urbano. Este conhecimento é crucial para prever e prevenir processos geohidrológicos e desenvolver melhores estratégias de alerta para mitigar riscos e reduzir prejuízo socioeconômico.
Resiliência urbana associada aos sistemas de drenagem sustentáveis: técnicas compensatórias em manejo de águas pluviais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-03) Fonseca, Pedro Luiz Lanzillotta da; Moruzzi, Rodrigo Braga [UNESP]; Isidoro, Jorge Manuel Guieiro Pereira; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A ocupação desordenada em centros urbanos, devido à ausência de um planejamento que contemplasse a drenagem como elemento fundamental da paisagem urbana, ocasionou a impermeabilização do solo com consequente aumento da geração do escoamento superficial e ocorrência de alagamentos no âmbito da microdrenagem e de inundações na macrodrenagem. Em um contexto de mudanças climáticas, ocasionadas pelo aumento crescente na temperatura atmosférica global e pela mudança do regime de precipitações, ações e intervenções visando a resiliência de cidades devem ser contempladas no planejamento urbano. Os sistemas de drenagem sustentáveis alcançam a redução do escoamento superficial, aumentam a capacidade de armazenamento e permitem a infiltração das águas pluviais no solo, com consequente impacto positivo no que se refere à resiliência dos centros urbanos. O presente trabalho visa avaliar a resiliência urbana associada à utilização de pavimentos permeáveis e telhados verdes como Sistemas Urbanos de Drenagem Sustentável, com ênfase na redução do escoamento superficial e no âmbito da microdrenagem, considerando estudo específico em loteamento situado na zona oeste da cidade do Rio de Janeiro. Neste estudo, foram contemplados cenários referentes à situação atual do sistema de drenagem urbana do loteamento, bem como uma previsão de utilização de pavimentos permeáveis nos logradouros e de telhados verdes nas coberturas das edificações. Para elaboração dos cenários, tomou-se partido do modelo numérico Storm Water Management Model – SWMM, adotando-se o modelo de propagação de onda cinemática e a equação de chuvas intensas do posto pluviométrico Bangu/RJ, para um tempo de recorrência de 10 anos. Com a utilização de asfalto poroso no leito carroçável das vias urbanas, blocos de concreto vazado nas calçadas e sistemas extensivos de telhados verdes em 70% das coberturas das edificações, verificou-se uma redução do escoamento superficial do loteamento da ordem de 53%, acarretando volumes inferiores de inundação em nós específicos da rede de drenagem, quando comparados aos cenários de situação atual do sistema de drenagem, bem como se constatou um acréscimo no valor do índice de resiliência operacional de 0,84 para 0,99 e de 0,85 para 0,99, em trechos específicos do sistema. Considerando-se o cenário de utilização de técnicas compensatórias de asfalto poroso, blocos de concreto vazado e 90% de sistemas extensivos de telhados verdes nas coberturas das edificações, obteve-se uma redução do escoamento superficial da ordem de 60% e resiliência operacional igual a 1,0 em todos os trechos do sistema. Os resultados obtidos nesta pesquisa demonstram que a adoção de técnicas sustentáveis em manejo de águas pluviais, privilegiando o aumento da capacidade de armazenamento e permitindo a infiltração das águas pluviais, é uma alternativa a ser avaliada pelos gestores municipais como solução a ser integrada ao desenho das cidades, de forma a tornar as cidades mais resilientes no âmbito dos sistemas de microdrenagem.
Análise da remoção/recuperação de nutrientes em pós-tratamento de esgoto sanitário via consórcio microalgas-bactérias em reator flatpanel em escala piloto por bateladas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-06) Miguel, Eduardo Marques; Silva, Gustavo Henrique Ribeiro da [UNESP]; Méndez, Germán Buitrón; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
No modelo centralizado de saneamento adotado atualmente há elevado custo de implantação, operação e manutenção, além da desvalorização de resíduos e nutrientes presentes no efluente. Um novo modelo descentralizado e preocupado em reaproveitar subprodutos do tratamento apresenta-se como alternativa viável e sustentável. Os sistemas anaeróbios de tratamento destacam-se entre as soluções descentralizadas pela sua simplicidade, potencial de reaproveitamento energético e baixo custo, porém, não são eficazes na remoção de nutrientes e geralmente requerem pós-tratamentos associados. Somado a isso, a aplicação de biorreatores com microalgas como único tratamento pode ter eficácia prejudicada por altos níveis de matéria orgânica, sendo muito vantajosa sua aplicação como pós-tratamento de reatores anaeróbios. Ao utilizar microalgas no tratamento de esgoto sanitário, os nutrientes que outrora contribuiriam para eutrofização de corpos d’água receptores são removidos e fixados na biomassa algal, possibilitando ainda seu reaproveitamento em produtos de interesse da sociedade. No contexto global de intensificação da demanda agrícola por fertilizantes a base de nitrogênio, fósforo e potássio, fontes alternativas são almejadas. Neste cenário, este trabalho visa contribuir com a base técnico-científica sobre o tema, estudando a influência exercida pela temperatura e intensidade luminosa na remoção de nutrientes e no desenvolvimento da biomassa algal em um reator instalado ao ar livre. Para isso, foi introduzido esgoto tratado anaerobiamente em um fotobiorreator do tipo flat panel de dimensões 1,2x0,6x0,1m operando com volume de 50 L e inoculado com consórcio adaptado de microalgas-bactérias nativas obtidas no esgoto em questão. O regime de operação foi em bateladas de 7 dias e ao longo de cada ciclo foram retiradas amostras para verificar a qualidade do efluente em termos de nutrientes dissolvidos e biomassa algal. Foram realizadas análises estatísticas à partir dos dados coletados e verificada a magnitude da influência exercida por cada variável através de métodos de regressão. Foram desenvolvidos sete modelos por regressão linear simples, relacionando variáveis correlacionáveis do tratamento e três modelos por regressão múltipla que melhor explicaram as taxas de remoção de nitrogênio, fósforo e produção de biomassa. Foram encontradas fortes correlações entre variáveis de iluminação com a remoção de nitrogênio inorgânico e pH com o fósforo total. Também foi verificado efeito significativo das concentrações iniciais dos nutrientes em suas taxas de remoção médias diárias.
Oportunidades para a integração entre planejamento de recursos hídricos e de unidades de conservação: propostas e estudo na região metropolitana do vale do paraíba e litoral norte (SP)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-02) Pinezi, Alessandra Célia; Vilanova, Mateus Ricardo Nogueira [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As unidades de conservação (UCs) fornecem serviços ecossistêmicos essenciais e exercem a função de preservar a biodiversidade genética das espécies, sendo uma das principais ferramentas para a proteção de ecossistemas. O gerenciamento integrado de UCs e bacias hidrográficas pode potencializar os benefícios da gestão exclusivamente setorial, utilizando uma abordagem sistêmica num contexto que envolva gerenciamento e amplitude operacional, favorecendo, assim, a sinergia das ações de gerenciamento dos recursos hídricos na escala de bacia hidrográfica. Este trabalho apresenta uma análise conceitual/legal dos documentos norteadores que regem os planos de ação das UCs e bacias hidrográficas, e análises posteriores sobre congruências e oportunidades nestas gestões. Foram identificadas lacunas referentes a não integração dos programas de gestão dos planos de manejo das UCs com os planos de ação das bacias hidrográficas, bem como a não integração destes planos entre si em relação às estratégias, metas e indicadores na gestão integrada dos recursos hídricos, que podem ser sanadas utilizando-se instrumentos que favoreçam a integração, como o aumento da sinergia entre planos de manejo de UCs e de recursos hídricos/bacias hidrográficas, o incentivo a pesquisas e à gestão baseadas na ecohidrologia, o monitoramento hidrológico de UCs, a adaptação e a mitigação dos efeitos das mudanças climáticas, e a priorização de recursos.
Biorremediação de nitrogênio, fósforo e metais por comunidade nativa de microalgas e bactérias em efluente tratado anaerobiamente
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-18) Santos, Thalita Lacerda; Silva, Gustavo Henrique Ribeiro da [UNESP]; Fernandes, Tania Vasconcelos; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As atividades humanas e industriais alteram a qualidade dos corpos hídricos, causando diversos danos ambientais, a exemplo da eutrofização. A recuperação de nutrientes e os processos de biorremediação de metais são temas de pesquisa cada vez mais frequentes e as microalgas exercem um papel de destaque, sendo uma ótima alternativa para as abordagens atuais do saneamento. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho foi estudar diferentes condições de crescimento de uma comunidade mista nativa de microalgas e bactérias em esgoto sanitário tratado por filtro biológico anaeróbio de fluxo ascendente, com vistas às atividades de biorremediação de nutrientes e metais pesados, utilizando o referido efluente como fonte de nutrientes, reduzindo seu potencial poluidor em corpos receptores e possibilitando futuros usos mais vantajosos nas perspectivas econômica e ambiental. O estudo foi executado em escala laboratorial, em reatores cilíndricos de 2L e iluminação artificial através de lâmpadas de LED. A Etapa 1 avaliou o impacto do enriquecimento do ar comprimido com CO2 (5 e 10%). O enriquecimento com 5% de CO2 forneceu as melhores taxas, com 96,5% de remoção de fósforo total em 4 dias e uma taxa de produção de biomassa de 0,04 g.L-1.dia-1. A Etapa 2 foi realizada com ar comprimido enriquecido com 5% de CO2 e avaliou o impacto da variação da intensidade luminosa (154 ± 2; 211 ± 3 e 304 ± 3 µmol.m-2.s-1). O experimento com maior intensidade luminosa obteve as melhores taxas, com 97,1% de remoção de fósforo total em 2 dias e a taxa de produção de biomassa de 0,31 g.L-1.dia-1. A Etapa 3 foi realizada com ar comprimido enriquecido com 5% de CO2, intensidade luminosa de 211±3 µmol.m-2.s-1 e temperatura de 38±5 °C com 97,2% de remoção de fósforo total em 2 dias e a taxa de produção de biomassa de 0,29 g.L-1.dia-1. Com base nos resultados obtidos foi possível inferir que a cultura apresenta excelente capacidade de remoção de nutrientes em efluente anaeróbio e boa tolerância às variações de temperatura e intensidade luminosa podendo ser uma alternativa para pós-tratamento em escala real. A comunidade não apresentou significativa remoção de metais pesados.
Relevância das partículas de pneu no total de microplásticos transportados pelo escoamento superficial em uma área urbana com elevada impermeabilização
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-11) Goehler, Luiza Ostini; Moruzzi, Rodrigo Braga [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Microplásticos (MPs) são considerados um poluente emergente e uma preocupação global. Atualmente adota-se uma definição abrangente de MPs, que inclui todos os materiais macromoleculares produzidos pelo homem, incluindo a borracha, portanto, as Partículas de Desgaste de Pneu (TWPs) são classificadas também como MPs. Dentre os diversos tipos de MPs, as TWPs apresentam elevada concentração em áreas urbanas e são transportadas principalmente pelo escoamento superficial, acumulando-se em corpos hídricos e reservatórios. O aumento das superfícies impermeáveis, associado à urbanização, e o elevado número de veículos pode acarretar uma maior quantidade de partículas em grandes metrópoles, como São Paulo. Nesse trabalho foram coletadas amostras do Reservatório de Detenção de Águas Pluviais (SDR) na Bacia Hidrográfica do Rio Aricanduva, São Paulo, para caracterização de MPs e TWPs. Para a separação dos MPs foi utilizado processo de separação por densidade e filtração em membranas de nitrato de celulose (poros de 0.45 µm). Os MPs foram contabilizados e caracterizados visualmente com utilização de microscópio stereo com câmera integrada. A área de contribuição possui cerca de 36 km², sendo 73% superfícies impermeáveis, e 640 km de arruamento. As TWPs foram o principal MP identificado (53%), seguido de fragmentos (30 %), fibras (9%), filmes (4%) e pellets (4%). O tamanho predominante foi de 0,1 mm a 0,5 mm, e nessa faixa as TWPs representaram 57% do total de MPs. Normalizando os dados, são obtidos índices de 2.160 unidades/kg.km² de área impermeável e 87,8 unidades/kg.km de arruamento. Esse tipo de dado nunca foi apresentado em estudos anteriores, e pode auxiliar no entendimento do comportamento desse poluente em áreas urbanas. Considerando o tráfego na área de contribuição, as emissões de TWPs calculadas variam de 43,3 a 205,5 kg/dia e o fluxo anual calculado foi de 7,8∙1011 unidades/km².ano para MPs e 4,1∙1011 unidades/km².ano para TWPs, demonstrando a predominância desse poluente. Sugere-se que estudos futuros apresentem também os índces de MPs e TWPs por área impermeável e comprimento de arruamento, visto que esses fatores, associados com o tráfego, são importantes para a mensuração de TWPs em áreas urbanas.
Avaliação do potencial de pós-tratamento de esgoto doméstico utilizando microalgas nativas em clima tropical
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-07-06) Cardozo, Gabriela Santos; Silva, Gustavo Henrique Ribeiro da [UNESP]; Fiore, Fabiana Alves; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A utilização de microalgas no tratamento de esgotos possui a capacidade de unir o tratamento com recuperação de recursos como fonte de energia, nutrientes e água de reuso, coadunando com os princípios da economia circular. As microalgas possuem a capacidade de tratamento de esgotos com diversas características, promovendo a remoção de nutrientes além de promover também a remoção de bactérias patógenas. Este trabalho teve como principal objetivo avaliar em condições de clima tropical o potencial de pós-tratamento de esgoto previamente tratado anaerobiamente com o uso de um consórcio de microalgas nativas. O estudo de caso foi realizado em escala de bancada em três etapas sequenciais. Na primeira etapa, o efluente após tratamento anaeróbio com RCA foi colocado em quatro condições sendo, área externa com e sem aeração e em sala de cultivo com condições controladas com e sem aeração. Na segunda etapa, os efluentes previamente tratados com FAFA (efluente A) e RCA (efluente B) foram submetidos a condição ótima identificada na primeira. Em ambas as etapas foi avaliada a taxa de crescimento das microalgas e a eficiência dessas na remoção de nutrientes e de bactérias patógenas. Após o cultivo, na Etapa 3, foi realizada a separação do efluente e da biomassa microalgal utilizando o coagulante orgânico Tanfloc SG para avaliar a qualidade do efluente para reuso não potável. Nos resultados da Etapa 1, foi estabelecido como condição ótima aquela cultivada em área externa com aeração, considerando sua alta remoção de nutrientes, 80,9% e 86,3% para NTK e fósforo total, respectivamente, e remoção acima de 99,9% para bactérias patogênicas. Na Etapa 2 identificou-se que a maior eficiência de remoção de fósforo ocorreu para o efluente A cultivado durante o inverno, remoção de 86,3%. Para o nitrogênio a maior remoção de 92,3% ocorreu no efluente B também cultivado durante o inverno. Em relação aos patógenos todas as condições analisadas apresentaram remoção acima de 99%. A partir dos resultados da Etapa 3 identificou-se que a dosagem ideal de coagulante para o efluente A é maior que para o efluente B, porém ambos apresentaram redução acima de 90% para os parâmetros de cor, turbidez, DO540, DO680 e DO750. Dos resultados obtidos, pode ser concluído que o consórcio de microalgas apresentou crescimento independente das condições ambientais em que se encontrava, porém, durante o verão apresentou desenvolvimento mais acelerado do que no inverno. O consórcio demonstrou também eficiência na redução de nutrientes e bactérias coliformes, porém ficou estabelecida a necessidade de uma etapa de desinfecção e remoção de turbidez para garantir o reuso seguro dos efluentes.
Efeito dos métodos de extração no uso da semente de Moringa oleifera como coagulante primário
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-07-12) Chales, Geane Garcia; Reis, Adriano Gonçalves dos [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho teve como objetivo geral avaliar o efeito da forma de uso da semente de M. oleifera como coagulante primário, preparado após etapas primária (farinha), pré-tratamento secundário (extração do óleo da farinha) e secundária (extração das proteínas catiônicas em meio aquoso e salino), na qualidade da água tratada em termos de remoção de turbidez, efeito no pH, condutividade elétrica, potencial zeta, carbono orgânico residual e citotoxicidade. Foi utilizada água de poço ajustada com caulim para obtenção de uma água sintética com valores médios de turbidez de 200,8 unT e pH de 7,10. Foram preparados seis tipos de coagulantes à base de M. oleifera: farinha da semente (F-SMO), farinha delipidada (FD- SMO), extrato aquoso da farinha (EAF-SMO), extrato aquoso da farinha delipidada (EAFD- SMO), extrato salino da farinha (ESF-SMO) e extrato salino da farinha delipidada (ESFD- SMO), além do coagulante sulfato de alumínio (SA), para comparação. Os ensaios foram realizados em jar test. Para todas as formas de extração estudadas das sementes de M. oleifera o pH se manteve estável, ao contrário do SA que reduziu o pH. Além disso, a adição das diferentes formas de extração da semente de M. oleifera aumentou o potencial zeta da suspensão, característica de coagulação por adsorção e neutralização de cargas. Os extratos aquosos EAF-SMO e EAFD-SMO e as farinhas F-SMO e FD-SMO apresentaram valores semelhantes de remoção de turbidez (em média 74%) e não apresentaram aumento da condutividade. Os extratos salinos ESF-SMO e ESFD-SMO apresentaram as maiores remoções de turbidez após sedimentação (em média 90%), mas ainda inferiores ao SA (98%). A presença do sal (NaCl 1M) nos extratos salinos contribuiu para o aumento da condutividade elétrica e da citotoxicidade, sendo mais expressiva nas maiores dosagens. Os coagulantes à base de M. oleifera aumentaram a carga orgânica residual (COT) da água de tratamento e a delipidação, ao contrário do esperado, não contribuiu para a redução deste parâmetro. Assim, a delipidação não trouxe variação significativa na remoção de turbidez frente aos tratamentos sem delipidação, além de ter sido uma etapa importante para reduzir a citotoxicidade da água tratada, demonstrando ser uma etapa importante no processamento de coagulantes derivados de sementes de M. oleifera, além de gerar um subproduto com valor agregado.
Estudo experimental de parâmetros geotécnicos da barragem de terra da margem esquerda de Itaipu
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-06) Mello, Júlia Bosso de; Rodrigues, Roger Augusto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Itaipu Binacional, usina hidrelétrica localizada no Rio Paraná, entre Brasil e Paraguai, é composta por uma série de barragens, de concreto, enrocamento e terra. Desde 1984, quando o enchimento inicial de seu reservatório foi concluído, o nível de água apresentou pequenas variações. Contudo, períodos de seca têm feito com que o nível de água permaneça por mais tempo em menores cotas, submetendo o solo da fundação e da barragem a ciclos de secagem e umedecimento mais intensos. Desta forma, esta dissertação teve como objetivo estudar experimentalmente parâmetros geotécnicos dos solos da fundação e do maciço da barragem de terra da margem esquerda em condição saturada e não saturada. Para isso, ensaios de condutividade hidráulica e ensaios de compressão edométrica e triaxial foram realizados para atualização dos parâmetros geotécnicos de acordo com a Mecânica dos Solos Não Saturados, e ensaios de retenção de água e retração volumétrica do solo foram executados para determinação de parâmetros que possibilitem prever o comportamento da barragem dadas as variações do nível de água. Os resultados mostram que as curvas de retenção de água no solo possuem características típicas de argilas plásticas e que, tanto o solo natural quanto o solo compactado, apresentam elevada resistência ao cisalhamento. Também foi possível constatar a influência do aumento da sucção no comportamento mecânico do solo, tornando-o mais resistente e menos deformável. Por fim, destaca-se que a deformação por retração volumétrica do solo compactado durante a secagem foi superior à deformação por consolidação edométrica, demonstrando que o solo compactado apresenta maior suscetibilidade a variação de volume por efeitos de secagem do que por carregamentos externos, desde que existam condições propícias para tais ocorrências.
Análise de sensibilidade de parâmetros para determinação da permeabilidade equivalente com base na abertura de fraturas naturais em reservatórios naturalmente fraturados
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-04-19) Marque, Náyra Louise Alonso; Nogueira, Caio Gorla [UNESP]; Cleto, Pedro Rogério [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O avanço tecnológico das últimas décadas gerou a necessidade de pesquisas voltadas para a melhoria das informações e a redução do tempo de processamento de dados. Com a crescente demanda energética e sendo o petróleo uma das fontes de energia mais utilizadas atualmente, pesquisas direcionadas para este campo tem se destacado. Uma técnica que vem ganhando espaço nesta área é a aplicação de planejamento de experimentos para otimização de campos petrolíferos, com o objetivo de predição e estudo do comportamento das diversas incertezas presentes neste meio, além da identificação das variáveis mais influentes dentro do problema. Neste contexto, este trabalho apresenta uma nova técnica de planejamento de experimentos, desenvolvida a partir de uma adaptação do planejamento de Box-Behnken, cuja utilização ocorre na construção de análises de sensibilidade capazes de identificar, dentro de células de simulação de rocha-reservatório naturalmente fraturada, quais fraturas são de fato relevantes na obtenção da permeabilidade equivalente. Com aplicação considerando casos hidráulicos com fluxo em regime estacionário e, em seguida, transiente, a seleção resultou em uma quantidade relativamente baixa de fraturas determinadas como dominantes, mas capazes de percentualmente representar adequadamente os valores e comportamentos de interesse quando comparados aos valores obtidos com a célula original do reservatório.
Impacto da torrefação nas características fisico-químicas do bagaço de cana de açúcar: potencial de cogeração de energia e avaliação do ciclo de vida
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-04-06) Santos, Maria Isabel Silva dos; Antunes, Maria Lucia Pereira [UNESP]; Canettieri, Eliana Vieira [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Agribusiness and its entire production chain generate a substantial amount of organic waste that can cause several environmental impacts if not correctly disposed. In this context, an interesting possibility lies in the energy reuse processes and, therefore, pre-treatment processes that could potentially increase the generation of energy, such as torrefaction. Thus, the present work seeks to analyze how torrefaction affects the composition of sugarcane bagasse (SCB) and the environmental impacts of the addition of this valorization process to a conventional cogeneration powerplant. The torrefaction process was carried out in 4 different scenarios: 230°C for 30 and 45 minutes; and 280°C for 30 and 45 minutes. Ultimate analyses (CHN-O), thermogravimetric analyses and characterization of lignocellulosic composition were conducted for raw and torrefied sugarcane bagasse. The experimental data served as basis for modeling a cradle-to-gate environmental life cycle analysis (LCA) of a theoretical energy cogeneration system that contains a torrefaction unit. Results show that mild torrefaction at 230°C emitted mainly moisture and volatile matter from SCB; whilst severe torrefaction, at 280°C, degraded significantly the structure of the biomass. The values of high heating values increased by about 20% for the lowest temperature torrefaction and by 27% for the more severe scenario. Torrefaction at 230°C reduced the mass of BCA by around 13% - 15.6%, while at 280°C the reduction was around 25 - 25.8%. The more accentuated mass loss in severe torrefaction was responsible to diminishes the energy yield of the biomass. The LCA results show that the main environmental impacts of the cogeneration process fueled by sugarcane bagasse are related to the emission of greenhouse gases. The best performance in terms of both energetic valorization and environmental impacts was obtained by torrefaction at 230°C for 30 minutes.
A identificação de Regiões Urbanas Homogêneas no Brasil a partir da análise espacial da distribuição populacional e das viagens pendulares
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-03) Tarcha, Luciana Iannone; Manzato, Gustavo Garcia [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Sabe-se que diversas Regiões Urbanas Homogêneas (RUHs) estabelecidas no país possuem uma fraca dinâmica metropolitana e foram criadas principalmente segundo critérios político-administrativos. O objetivo desta dissertação de mestrado foi identificar as RUHs no Brasil a partir de técnicas de estatística espacial, utilizando dados da distribuição populacional e das viagens pendulares intermunicipais. Estudos envolvendo essa temática têm produzido bons resultados, mas no Brasil concentram-se em investigações para os estados de São Paulo e Bahia, apenas. Nesse sentido, foi realizada uma análise das RUHs considerando-se todo o território nacional, uma vez que tal estudo ainda não havia sido desenvolvido. A abordagem utilizada foi a ESDA (Exploratory Spatial Data Analysis) por meio da utilização de ferramentas de estatística espacial aplicadas uni e bivariadamente para os dados municipais de densidade populacional e de fluxos pendulares de entrada e de saída, gerando os índices de Moran e mapas temáticos para cada simulação e para cada estado brasileiro. A interpretação dos resultados foi desenvolvida utilizando-se o índice de Jaccard, mensurando a similaridade entre o conjunto de municípios que apresentaram dinâmica metropolitana de acordo com a técnica empregada e o conjunto de municípios que estão inseridos em regiões metropolitanas oficiais. O estudo pôde identificar as RUHs brasileiras segundo um critério quantitativo, baseado na distribuição populacional e fluxos de viagens, além de apontar regiões em que a instalação de níveis metropolitanos de gestão parece não se justificar. Os resultados sugerem que a combinação de variáveis que mais se aproxima de um método satisfatório para a definição e delimitação das RUHs brasileiras é a bivariada na qual os dados de densidade populacional foram usados como variável local (para o município estudado em questão) e os dados de viagens pendulares foram empregados como variável adjacente (para os municípios vizinhos daquele estudado). Ainda assim, o estudo resultou em grande heterogeneidade entre os estados, sugerindo uma carência de uma abordagem padronizada para definir as RUHs brasileiras. Consequentemente, tal abordagem proporcionaria benefícios em termos de planejamento e gestão dos sistemas urbanos quando se pensa em nível nacional.
A definição de Regiões Urbanas Homogêneas através da análise espacial multivariada de dados relacionados à população, ao transporte e à economia
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-30) Souza, Victor Luan Caciatore de; Manzato, Gustavo Garcia [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O presente estudo analisou a distribuição espacial de dados visando à definição de Regiões Urbanas Homogêneas (RUHs) no estado de São Paulo, Brasil. Para tanto, foram exploradas variáveis que, historicamente, possibilitam representar as dinâmicas populacionais humanas, a saber: população absoluta, densidade demográfica, PIB (Produto Interno Bruto), viagens pendulares e indicadores da oferta de infraestrutura rodoviária. Assim, formaram-se três grupos de dados - populacionais, econômicos e de transportes - que foram estudados por técnicas de geoprocessamento, a exemplo da análise exploratória de dados espaciais (Exploratory Spatial Data Analysis - ESDA). Desse modo, foi possível representar espacialmente os conjuntos de dados explorados, os quais deixaram evidente que as variáveis aqui utilizadas condizem com a representação de fenômenos inerentes à metropolização, com destaque para o PIB - quando fragmentado em agrícola e industrial -, por este conduzir a uma delimitação muito próxima à oficial. Através da aplicação de técnicas descritas nesse estudo, em conjunto com as variáveis nele exploradas, torna-se possível prever e monitorar o crescimento espacial urbano em uma determinada região.

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