Estudo da injeção de ozônio em pilhas de estéreis de mineração de carvão e urânio

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015.A atividade de mineração gera impactos ambientais. Na extração de carvão e urânio, um problema potencialmente grave é a geração da drenagem ácida de mina (DAM), que ocorre ao se expor minerais sulfetados à atmosfera e à circulação de água. Tal geração é agravada pela ação de microrganismos do tipo ferroxidantes. Uma possível saída para mitigação da DAM pode estar associada à inativação microbiológica do estéril de mineração por meio do gás ozônio que possui potente ação antimicrobiana, além de ser facilmente produzido. Por outro lado, sua ação oxidante gera oxigênio como subproduto. Assim, sua aplicação deve ser otimizada para não ocorrer oxidação dos minerais expostos. Neste sentido foram desenvolvidos experimentos que levaram à criação de um modelo de previsão de avanço do ozônio em pilhas de estéreis de mineração. Foram propostas duas cinéticas de primeira ordem para descrever o consumo do ozônio à medida que permeia o estéril. A primeira é relativa à autodecomposição do ozônio sendo o coeficiente cinéticoestabelecido em 1,07.10-3s-1 com correlação de 98%. A segunda é inerente às diversas reações entre o ozônio e o estéril. Para isso, ensaios com coluna permitiram determinar os respectivos coeficientes cinéticos de interação entre o ozônio e o estéril de mineração de carvão e urânio chegando-se a um valor da ordem de 10-6 m3.kgestéril-1.s-1. Utilizando a mesma coluna, dados importantes para o transporte do gás como permeabilidade e porosidade do material teste foram obtidos. De posse dos parâmetros adquiridos em escala de bancada, experimentos em pilhas-piloto determinaram o alcance do ozônio no estéril em escala de campo. Simulações numéricas em simetria axial mostraram que ozônio tende a ascender pela região próxima ao local de injeção. Este comportamento sugere a implantação de sondas de injeção igualmente espaçadas com distâncias dependentes das condições de aplicação.Abstract : Mining activity generates serious environmental impacts. In coal mining, a potentially serious problem is the generation of acid mine drainage (AMD), which occurs when sulfide minerals are exposed to the atmosphere and water. This generation is greatly aggravated by the action of iron-oxidizing microorganisms. A possible solution for mitigating the AMD may be associated with microbial inactivation in sterile solid wastes from mining operations through ozone gas, easily produced and with potent antimicrobial activity. However, its action and self-decomposition in parallel generate oxygen as byproduct. Thus, ozone application must be optimized so as to avoid oxidation of the exposed minerals. Then experiments were developed that led to the creation of an ozone breakthrough prediction model in sterile solid waste. It was proposed two first order kinetics to describe the ozone consumption. The first relates the self-decomposition of ozone with the kinetic coefficient of 1.07x10-3s-1 obtained with agreement of 98%. The second determined the kinetic coefficient of interaction between ozone and the sterile mining solid waste. For this, tests on column determined the respective kinetic coefficients as being the order of 10-6 m3.kgsterile-1.s-1. By using the same column, important data for transport gas as the permeability and porosity of the test material were obtained. With the parameters obtained in bench scale were conducted experiments in pilot stack determining the ozone breakthrough in field scale. Numerical simulation with axial symmetry showed that ozone tends to rise in a region near the injection site. This behavior suggests the implementation of equally spaced injection probes distances dependent on application conditions

Protótipo Trifásico para Monitoramento de Consumo de Energia Elétrica Utilizando A Plataforma Arduino / Three-phase Prototype for Monitoring Eletric Power Consumption Using the Arduino Platform

A partir da década de 1990, o elevado consumo de energia elétrica se tornou um ponto indispensável para o desenvolvimento econômico, o que vem resultando em grandes impactos ambientais devido a construção de novos meios de obtenção da energia elétrica. Diante disto, a procura pelo consumo consciente é de suma importância para que haja harmonia entre o processo de desenvolvimento e o meio ambiente. Ou seja, o acompanhamento do consumo de energia e do valor gasto em tempo real passa a ser um fator crucial. Assim, o presente trabalho consiste no desenvolvimento de um protótipo trifásico de monitoramento de consumo de energia elétrica, em tempo real, que permite que o consumidor consiga ter uma estimativa de seus gastos de instantaneamente, utilizando sensores não-invasivos em conjunto com a plataforma Arduino. O protótipo fornece os valores obtidos em um display LCD, informando as medidas de tensão e corrente nas três fases do sistema, o tempo total de monitoramento, a energia consumida e, por fim, o custo aproximado a ser pago pelo consumidor. Os resultados obtidos foram satisfatórios, já que os valores medidos se encontram de acordo com os sinais de entrada e os valores calculados se apresentam próximos aos calculados teoricamente

EXTENSÃO UNIVERSITÁRIA COMO MECANISMO DE DESENVOLVIMENTO REGIONAL

A extensão universitária faz parte da tríade ensino-pesquisa-extensão, sendo um dever das instituições promover está última tanto quanto as outras, assim ampliando a formação dos acadêmicos, levando a experiência singular que a extensão permite a sua prática e auxiliando no desenvolvimento regional por tabela, através do diálogo ativo com a comunidade em que está inserida, atentando-se às demandas que aparecem. Método: Revisão de literatura de ordem qualitativa.  A busca de artigos e demais materiais foi realizada em bases de dados nacionais e utilizando principalmente o banco de dados como SCIELO e literatura da área, assim como plataformas do Governo Federal do Brasil, utilizando artigos sem limitação de ano de publicação, dissertações, livros, leis, portarias ministeriais e leis federais. Conclusão: A partir dos achados na literatura a atuação extensionistas das universidades pode ser ampliada e incentivada, utilizando de uma maior multidisciplinaridade em suas ações, mas sendo observado as conquistas da área e seus impactos positivos no desenvolvimento regional.Palavras-chave: Extensão universitária, Universidade, Desenvolvimento regional e Extensão acadêmica

Oxidação química in situ do rejeito de mineração de carvão para mitigação da drenagem ácida de mina

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2020.A drenagem ácida de mina (DAM) é um dos maiores problemas ambientais causados pela atividade de mineração. A DAM é resultado da oxidação de sulfetos presentes nos rejeitos de minério, sendo causada pela presença de oxigênio, água e microrganismos. A geração de DAM é persistente ao longo do tempo. Os tratamentos convencionais, via de regra, somente atenuam (e não extinguem) o problema. Há também maneiras de prevenir a geração de DAM. Como a oxidação do conteúdo pirítico (sulfetos) é causada pelo oxigênio, água e microrganismos (por exemplo, bactérias oxidantes de ferro), a formação da DAM pode ser limitada pela exclusão de qualquer um desses três componentes. No entanto, não há estudos sobre uma possível exclusão dos sulfetos presentes no rejeito de mineração para evitar a formação da DAM. Neste cenário, uma hipótese é utilizar o processo de oxidação química in situ para este fim. Este processo é uma tecnologia conhecida para tratamento de solos contaminados, porém a literatura não reporta um sistema de oxidação de rejeitos de mineração para eliminação de sulfetos. Assim, este trabalho teve o objetivo de (1) investigar a aplicação de oxidantes químicos (ozônio e peróxido de hidrogênio) no rejeito de mineração de carvão para maximizar temporariamente a lixiviação de metais e assim extinguir os minerais sulfetados responsáveis pela formação de DAM e (2) desenvolver modelos fenomenológicos que auxiliem na dosagem e estimem a propagação do oxidante na subsuperfície do rejeito de mineração. Para o objetivo (1) foram realizados experimentos utilizando colunas e lisímetros preenchidos com rejeito de mineração de carvão. Estes ensaios foram promovidos pela percolação de água e monitoramento do pH, Eh e concentrações de metais e sulfatos. A caracterização ecotóxica do líquido percolado e análise elementar do rejeito também foram realizadas. Além disso, a influência microbiológica na formação da DAM foi testada. A técnica de número mais provável (NMP) foi utilizada para quantificação de microrganismos presentes. Para o objetivo (2) foram desenvolvidos modelos baseados nas equações de Brinkman e Richards para o escoamento e na equação da conservação da espécie química para meios porosos com saturação variável. Ensaios para determinação das leis de velocidade de decomposição dos oxidantes (ozônio e peróxido de hidrogênio) quando expostos ao rejeito de mineração foram desempenhados. Isto permitiu o uso de taxas reacionais experimentais nos modelos desenvolvidos. No experimento com lisímetros foi observado que a aplicação de ozônio incrementa a lixiviação de ferro e formação de sulfatos e diminui o desenvolvimento microbiológico. Nos ensaios com colunas de lixiviação foi verificado que a aplicação de ozônio e peróxido de hidrogênio é capaz de incrementar a lixiviação de metais e sulfatos, além de reduzir o teor de enxofre no rejeito de mineração, quando comparado a um grupo controle. Além disso, a toxicidade do lixiviado diminui após a aplicação de oxidantes químicos, enquanto o efeito ecotóxico permanece no grupo controle. Isto denota que a redução na quantidade de sulfetos presentes é uma estratégia para tornar inerte uma pilha de rejeitos de mineração de carvão. Os modelos desenvolvidos mostraram compatibilidade com os resultados experimentais. Foi observado que a propagação de ozônio na subsuperfície é limitada, sendo que o espaçamento de 0,5 m entre sondas de aplicação causa regiões onde a mínima concentração de ozônio é da ordem de 10-5 mol · m-3. Para a simulação de infiltração de peróxido de hidrogênio foi observado que o raio de aplicação influencia o volume efetivo transporte. Este trabalho representa um avanço na busca pela mitigação de um dos maiores problemas ambientais associados à mineração. A proposta de acelerar a formação de DAM é uma nova solução para o desafio de estabilizar pilhas de rejeitos. A estratégia de análise experimental da cinética reacional acoplado à um modelo multifísico contribui para o entendimento do alastramento dos oxidantes, fundamental para otimização e tratamento de rejeitos de mineração.Abstract: Acid mine drainage (AMD) is one of the biggest environmental problems caused by mining activity. AMD is the result of the oxidation of sulfides present in ore tailings, caused by the presence of oxygen, water and microorganisms. The generation of AMD is persistent over time. Conventional treatments, as a rule, only mitigate (and do not extinguish) the problem. There are also ways to prevent the generation of AMD. Since the oxidation of the pyritic content (sulfides) is caused by oxygen, water and microorganisms (for example, iron oxidizing bacteria), the formation of AMD can be limited by excluding any of these three components. However, there are no studies on a possible exclusion of sulfides present in mining tailings to prevent the formation of AMD. In this scenario, one hypothesis is to use the in situ chemical oxidation for this purpose. This process is a known technology for the treatment of contaminated soils, but the literature does not report an oxidation system for mining waste to eliminate sulfides. Thus, this work aimed (1) to investigate the application of chemical oxidants (ozone and hydrogen peroxide) in coal mining tailings to temporarily maximize the leaching of metals and thus extinguish the sulfide minerals responsible for the formation of AMD and (2) to develop phenomenological models that assist in the dosage and estimate the propagation of the oxidant in the subsurface of the mining waste. For objective (1), experiments were performed using columns and lysimeters filled with coal mining tailings. These tests were promoted by water percolation and monitoring of pH, Eh and metals and sulfates concentrations. The ecotoxicological characterization of the percolated liquid and elemental analysis of the tailings were also carried out. In addition, the microbiological influence on the formation of AMD was tested. The most probable number (MPN) technique was used to quantify the microorganisms present. For objective (2), models based on the Brinkman and Richards equations for flow and the chemical species conservation equation for porous media with variable saturation were developed. Tests for determining the rate laws of oxidants decomposition (ozone and hydrogen peroxide) when exposed to mining waste were performed. This allowed the use of experimental reaction rates in the developed models. In the experiment with lysimeters it was observed that the application of ozone increases the leaching of iron and formation of sulfates and decreases the microbiological growth. In the tests with leaching columns it was found that the application of ozone and hydrogen peroxide is able to increase the leaching of metals and sulfates. In addition, the application of chemical oxidants reduces the presence of sulfur in mining waste, when compared to a control group. It was also observed that the toxicity of the leachate decreases after the application of chemical oxidants, while in the control group the ecotoxic effect remains. This denotes that the reduction in the amount of sulfides present is a strategy to render a pile of coal mining waste inert. The developed models showed compatibility with the experimental results. It was observed that the propagation of ozone in the subsurface is limited, and the spacing of 0.5 m between application probes causes regions where the minimum concentration of ozone is in the order of 10-5 mol · m-3. For the simulation of hydrogen peroxide infiltration in the pilot pile it was observed that the application radius influences the effective transport volume. This work represents an advance in the quest to mitigate one of the biggest environmental problems associated with mining. The proposal to accelerate the formation of AMD is a new solution to the challenge of stabilizing tailings piles. The strategy of experimental analysis of reaction kinetics coupled with a multiphysical model contributes to the understanding of the spread of oxidants, which is essential for the optimization and treatment of mining waste

Avaliação do Impacto de Pequena Central Hidrelétrica na Qualidade de Água do Rio Itabapoana através de um Modelo Computacional

This work presents the results of hydrodynamic and transport, which were applied to a stretch of Itabapoana River, located in the northwest of Rio de Janeiro State, in order to assess the environmental consequences of the implantation of a Small Hydroelectric Plant. The models were calibrated by comparing simulated and observed data, for a giving condition, regarding both hydrodynamic and water quality variables. Once calibrated, the models simulated different scenarios, with a special emphasis to those generated under low flow regime, which are environmentally more critics. The results showed that, for these conditions, some water quality parameters, markedly the Dissolved Oxygen concentration, would be affected by the change in flow regime, caused by the withdrawal of water to power the turbines of the hydroelectric plant.Este trabalho apresenta os resultados gerados por modelos hidrodinâmico e de qualidade de água, aplicados a um trecho do Rio Itabapoana, localizado no noroeste do estado do Rio de Janeiro, com o objetivo de avaliar as conseqüências ambientais da implantação de uma Pequena Central Hidroelétrica (PCH). Os modelos foram calibrados comparando-se os dados simulados e observados, para uma condição específica, considerando tanto as variáveis hidrodinâmicas quanto as utilizadas no modelo de qualidade de água. Uma vez calibrados, os modelos simularam diferentes cenários, com ênfase principalmente naqueles que foram gerados sob regime de baixa vazão, por representarem situação mais crítica do ponto de vista ambiental. Os resultados mostraram que, para essas condições, alguns parâmetros de qualidade de água, notadamente a concentração de oxigênio dissolvido, poderiam ser afetados pela alteração no regime de escoamento, causada pela retirada de água para alimentação das turbinas da usina.

Avaliação sensorial, microbiologia e físico-química de suco artificial de laranja adicionado de diferentes agentes adoçantes

Diante do aumento do consumo de adoçantes por vários fatores e a procura por uma dieta mais saudável,  para a redução dos riscos de doenças como, diabetes, obesidade, entre outras, este trabalho teve como objetivo avaliar a diferença da doçura e aceitação dos diferentes agentes adoçantes em sucos artificiais. Foram formulados sucos em pó sabor laranja e adicionado os diferentes agentes adoçantes (sacarose, demerara, stevia pura, sacarina sódica + ciclamato de sódio e sacarina sódica + ciclamato de sódio + stevia). Realizou-se analises de pH e de sólidos solúveis totais (ºBrix) para as diferentes formulações, ocorrendo variações, além das análises microbiológicas para coliformes totais e Salmonella sp/25g, resultando em ausência para ambos Os resultados apontam que as amostras estão próprias para consumo segundo a legislação virgente. A análise foi aplicada no laboratório de análise sensorial da Universidade Federal de Campina Grande e avaliada por 93 provadores. Aplicou-se uma ficha sensorial levando em consideração a aceitação dos agentes adoçantes. Conclui-se que a sacarina sódica + ciclamato de sódio e sacarina sódica + ciclamato de sódio + stevia foi a formulação com maior índice de aprovação.SensoSensory, microbiological and physico-chemical evaluation of artificial orange juice added with different sweetening agents Abstract: The increase in the consumption of sweeteners by several factors. And the demand for a healthier diet with reduced risk of diseases such as, diabetes, obesity, among others, this study aimed to assess the degree of sweetness of difference and acceptance of different sweetening agents. Were formulated artificial juices powdered orange flavor and added different sweeteners (sucrose, demerara, pure stevia, saccharin + sodium cyclamate and sodium saccharin + sodium cyclamate + stevia). We conducted analysis of pH and total soluble solids (° Brix) for the different formulations, and variations in addition to the microbiological analysis for total coliforms and Salmonella sp / 25g, resulting in absence for both, these results indicate that the samples are suitable for consumption according to virgente legislation. The analysis was applied to the sensory analysis laboratory of the Federal University of Campina Grande and evaluated by 93 panelists. a sensory record was applied taking into account the acceptance of sweetening agents, it is concluded that sodium saccharin + sodium cyclamate and sodium saccharin, sodium cyclamate + + stevia was the formulation with the highest rate of approval.

Avaliação sensorial, microbiologia e físico-química de suco artificial de laranja adicionado de diferentes agentes adoçantes

The increase in the consumption of sweeteners by several factors. And the demand for a healthier diet with reduced risk of diseases such as, diabetes, obesity, among others, this study aimed to assess the degree of sweetness of difference and acceptance of different sweetening agents. Were formulated artificial juices powdered orange flavor and added different sweeteners (sucrose, demerara, pure stevia, saccharin + sodium cyclamate and sodium saccharin + sodium cyclamate + stevia). We conducted analysis of pH and total soluble solids (° Brix) for the different formulations, and variations in addition to the microbiological analysis for total coliforms and Salmonella sp / 25g, resulting in absence for both, these results indicate that the samples are suitable for consumption according to virgente legislation. The analysis was applied to the sensory analysis laboratory of the Federal University of Campina Grande and evaluated by 93 panelists. a sensory record was applied taking into account the acceptance of sweetening agents, it is concluded that sodium saccharin + sodium cyclamate and sodium saccharin, sodium cyclamate + + stevia was the formulation with the highest rate of approval.Diante do aumento do consumo de adoçantes por vários fatores e a procura por uma dieta mais saudável, para a redução dos riscos de doenças como, diabetes, obesidade, entre outras, este trabalho teve como objetivo avaliar a diferença da doçura e aceitação dos diferentes agentes adoçantes em sucos artificiais. Foram formulados sucos em pó sabor laranja e adicionado os diferentes agentes adoçantes (sacarose, demerara, stevia pura, sacarina sódica + ciclamato de sódio e sacarina sódica + ciclamato de sódio + stevia). Realizou-se analises de pH e de sólidos solúveis totais (ºBrix) para as diferentes formulações, ocorrendo variações, além das análises microbiológicas para coliformes totais e Salmonella sp/25g, resultando em ausência para ambos Os resultados apontam que as amostras estão próprias para consumo segundo a legislação virgente. A análise foi aplicada no laboratório de análise sensorial da Universidade Federal de Campina Grande e avaliada por 93 provadores. Aplicou-se uma ficha sensorial levando em consideração a aceitação dos agentes adoçantes. Conclui-se que a sacarina sódica + ciclamato de sódio e sacarina sódica + ciclamato de sódio + stevia foi a formulação com maior índice de aprovação

Comparison of Methods for Determining the Water Absorption of Glazed Porcelain Stoneware Ceramic Tiles

<div><p>This work evaluated the water absorption of glazed porcelain stoneware ceramic tiles using three different methods. Two methods were based on a procedure of boiling in water, specified by standards ISO 10545 and ASTM C373, and the third was the vacuum method proposed by the standard ISO 10545. The three products produced under the three different firing conditions were tested according to a 22 factorial design, with intervening factors of the boiling time and immersion time for the methods involving boiling, and of pressure and immersion time for the vacuum method. The maximum saturation of the plates was evaluated by helium gas pycnometry testing. The results showed that no sample saturation occurs in the boiling water absorption test performed according to the conditions established by standards ISO 10545 and ASTM C373. The values of open porosity, using the method of helium gas picnometry, showed absolute values of saturation higher than those presented by the water absorption measured according to the current standards. Thus, the results showed that the current methods for determining the water absorption of glazed porcelain stoneware ceramic tiles do not guarantee the complete saturation of the plates and, therefore, they are not able to correctly measure this property.</p></div

Resumos concluídos - Engenharia Química

Resumos concluídos - Engenharia Químic