REMOÇÃO DE CIANOBACTÉRIAS E CIANOTOXINAS EM ÀGUAS DE ABASTECIMENTO PELA ASSOCIAÇÃO DE FLOTAÇÃO POR AR DISSOLVIDO E NANOFILTRAÇÃO

O aumento nas ocorrências e a preocupação com a potencialidade das toxinas produzidas pelas cianobactérias remetem a estudos que sejam eficazes na remoção destes compostos no tratamento de água. Neste sentido, a flotação por ar dissolvido se destaca como um processo eficiente na remoção de células intactas de cianobactérias, de forma a reduzir a potencialidade de liberação de toxinas para a água tratada. A nanofiltração se apresenta como tecnologia eficaz na remoção de cianotoxinas e, por este motivo, a associação destes processos com coagulantes naturais, como a Moringa oleifera Lam, foi adotada como objetivo do estudo. Para os ensaios, foi preparada uma “água sintética”, utilizando-se água deionizada e posterior contaminação com culturas de células do gênero Microscystis sp para obter turbidez na faixa de 50 - 450 NTU. O processo de coagulação/floculação foi realizado com a extração do coagulante natural Moringa oleifera Lam em solução salina NaCl (1M) com posterior flotação no equipamento “Floteste”. A partir desta etapa, procurou-se avaliar a remoção da microcistina, utilizando as membranas NF-90 e NF-270. O desempenho do sistema de tratamento como um todo foi avaliado a partir dos parâmetros físico-químicos (cor, turbidez e pH) e microbiológicos (cianobactérias e cianotoxinas)

CARVÃO ATIVADO GRANULAR IMPREGNADO COM ZINCO PARA REMOÇÃO DE BACTÉRIAS DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO

O carvão ativado granular impregnado com zinco (C/Zn) foi avaliado em relação à atividade antibacteriana para eliminação de micro-organismos na purificação de água para consumo humano. Os meios filtrantes produzidos a partir de C/Zn foram caracterizados através de técnicas instrumentais como análises de BET e difração de raios-X (DRX) para determinar a distribuição de poros e área superficial e as fases estruturais, respectivamente. Experimentos foram realizados em um sistema doméstico de purificação de água utilizando filtros com leito de carvão ativado granular sem impregnação e com impregnação de zinco nas concentrações de 1,0, 3,0, 5,0 e 10,0% (m/m). A atividade antibacteriana dos meios filtrantes foi avaliada em relação à eficiência de remoção de bactérias Escherichia coli da água. Foram preparadas soluções sintéticas com água deionizada contaminada artificialmente com uma concentração aproximada entre 1,0x105 a 9,0x106 UFC/100mL de Escherichia coli. Assim a eficiência bacteriológica dos meios filtrantes com C/Zn foi superior com o aumento da concentração de zinco impregnado no carvão ativado. O filtro com leito de carvão ativado impregnado com 10% de zinco apresentou a maior eficiência com remoção de Escherichia coli superior a 99% e melhorando a qualidade bacteriológica da água para consumo humano.AbstractGranular activated carbon impregnated with zinc (C/Zn) was evaluated for the antibacterial activity for elimination of micro-organisms in drinking water purification. The filter media produced from C/Zn were characterized by instrumental techniques such as the BET analyzes and x-ray diffraction (XRD) to determine the pore distribution and surface area and structural phases, respectively. Experiments were performed in a household water purification system using filters with granular activated carbon bed without impregnation and impregnation with zinc in concentrations of 1.0, 3.0, 5.0 and 10.0% (w/w). The antibacterial activity of the filter media was evaluated regarding to the removal efficiency of bacteria Escherichia coli of water. Synthetic solutions were prepared with deionized water contaminated artificially with an approximate concentration of 1.0 x105 to 9.0 x106 CFU/100mL of Escherichia coli. The efficiency bacteriological efficiency bacteriological of filter media with C/Zn was higher with increasing concentration of zinc impregnated on activated carbon.The filter bed of activated carbon impregnated with 10% of zinc showed the highest efficiency with removal of bacterial Escherichia coli higher than 98% and improving the bacteriological quality of drinking water

REMOÇÃO DE MICROCYSTIS AERUGINOSA E MICROCISTINA EM ÁGUA EUTROFIZADA ATRAVÉS DO PROCESSO COMBINADO DE COAGULAÇÃO/FLOCULAÇÃO SEGUIDO DE NANOFILTRAÇÃO

O processo de tratamento convencional é capaz de remover as células de cianobactérias, mas são pouco eficientes na remoção das cianotoxinas, necessitando de técnicas complementares para a remoção dessa fração dissolvida. Nesse contexto, a nanofiltração apresenta-se como tecnologia eficaz na remoção de cianotoxinas. Assim, a associação dos processos de coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) e nanofiltração (NF), como uma sequência de tratamento para águas oriundas de ambientes eutrofizados, torna-se relevante e, desta forma, foi adotada como objeto do presente estudo. Para os testes, foi preparada uma "água sintética", utilizando água deionizada e posterior contaminação com células de Microcystisaeruginosa, para obter concentração da ordem de 106 – 107céls/mL. A metodologia adotada neste trabalho foi realizada em duas etapas: 1) processo C/F/S usando os Tanfloc SG, SL e SS como coagulantes naturais para determinação da concentração ótima do coagulante 2) processo de NF utilizando as membranas NF-90 e NF-270, com características ligeiramente distintas, na pressão de 5 bar. O desempenho do tratamento como um todo C/F/S+NF, avaliado a partir dos parâmetros físico-químicos (turbidez, cor e pH) e microbiológicos (contagem de células de cianobactéria e concentração de microcistina-LR).AbstractThe conventional treatment process is capable of removing cyanobacteria cells but are inefficient in removing cyanotoxins, requiring additional techniques for removing dissolved fraction of that. In this context, nanofiltration, is presented as a technology effective in removing cyanotoxins and, for this reason, the combination of the processes of coagulation / flocculation / sedimentation (C / F / S) and nanofiltration (NF), as a result of treatment for waters originating from eutrophic environments, it becomes wide relevance, having been adopted as the object of this study. For the tests was prepared a "synthetic water", using deionized water and subsequent contamination with cells from Microcystisaeruginosa, to obtain concentration in the range 106-107 cells / mL. The methodology adopted in this study was performed in two steps: 1) Case C / F / S using Tanfloc SG, SL and SS as natural coagulants for determining the optimum concentration of coagulant 2) process using NF membranes NF-90 and NF -270 with slightly different characteristics, at a pressure of 5 bar. The performance of the treatment as a whole C / F / S + NF was evaluated from the physico-chemical parameters (turbidity, color and pH) and microbial (cyanobacterial cell counts and concentration of microcystin-LR)

Fragmentation and hydrodesoxygenation of sugarcane residues via catalytic Organosolv process to bio-oil production

This work studied the delignification of sugarcane bagasse via catalytic Organosolv treatment using isopropanol as solvent and in situ hydrogen donor in the presence of commercial Ni-Raney catalyst and bulk Mo2C and supported in activated carbon (AC) or γ-Al2O3. These reactions were repeated to evaluate the treatment of bagasse and straw by adding H2 ex situ and in the presence of the Mo2C/AC catalyst. For reactions without H2 ex situ, the degree of delignification, the composition of the bio-oil and the solid residues depended on the type of catalyst. The reaction with bulk Mo2C exhibited the highest delignification degree (80 %). The Ni-Raney catalyst acted on hemicellulose-derived structures to form large amounts of acids, alcohols and furan derivatives. However, Mo2C type catalysts were more selective to lignin derived products, promoting the formation of benzene aromatics (~340 µg mgbiooil-1 reaction with Mo2C/AC). Enzymatic hydrolysis of post-reaction residues was also evaluated. Better yield and glucose concentration were obtained with the pretreated solid residue from carbide-based catalyst treatments. Mo2C/AC catalyst showed the highest yields and glucose concentrations (67 % and 13.7 g L-1, respectively). H2 ex situ reactions favored delignification and retention of carbohydrates in the solid phase. The detection of hydrocarbons was not considerable. However, Mo2C/AC is a promising catalyst for the recovery of different biomass fractions in a biorefinery.Este trabalho estudou a produção de bio-óleo do bagaço de cana-de-açúcar via tratamento Organosolv catalítico usando isopropanol como solvente e doador in situ de hidrogênio na presença do catalisador comercial Ni-Raney e catalisador Mo2C mássico e suportados em carvão ativado (AC) ou γ-Al2O3. Estas reações foram repetidas para avaliar o tratamento do bagaço e palha adicionando H2 ex situ e na presença do catalisador Mo2C/AC. Nas reações sem H2 ex situ, a reação com Mo2C mássico exibiu o maior grau de deslignificação (80 %). O catalisador Ni-Raney atuou em estruturas derivadas da hemicelulose para formar grandes quantidades de ácidos, álcoois, e derivados furânicos. No entanto, os catalisadores do tipo Mo2C, foram mais seletivos aos produtos derivados da lignina, promovendo a formação de compostos aromáticos benzênicos (~340 µg mgbio-óleo-1 da reação com Mo2C/AC). A hidrólise enzimática dos resíduos pós-reação também foi avaliada. Melhor rendimento e concentração de glicose foram obtidos com o resíduo sólido pré-tratado a partir de tratamentos com catalisadores à base de carbeto. O catalisador Mo2C/AC apresentou os maiores rendimentos e concentrações de glicose (67 % e 13,7 g L-1, respectivamente). Nas reações com H2 ex situ, foram favorecidas a deslignificação e retenção de carboidratos na fase sólida. A detecção de hidrocarbonetos não foi considerável. Todavia, Mo2C/AC é um catalisador promissor para a valorização de diferentes frações de biomassa em uma biorrefinaria

Integrating bio-oil and carbohydrate valorization on the fractionation of sugarcane bagasse via Organosolv process using Mo2C-based catalysts

International audienceThis work studied the fractionation of sugarcane bagasse via Organosolv treatment using isopropanol/water in the presence of Raney-Ni and molybdenum carbide catalysts (Bulk Mo2C and Mo2C supported on activated carbon (AC) or Al2O3). The degree of delignification, the bio-oil and solid residue composition depended on the type of catalyst. A partial extraction of hemicellulose occurred followed by depolymerization, resulting in a product distribution that depended on the catalyst. Raney-Ni catalyst promoted the formation of diols and triols, while xylose, furfural, and furan were mainly produced by Mo2C based-catalysts. The Organosolv treatment without catalyst and in the presence of bulk Mo2C produced a bio-oil containing mainly 2,3-dihydrobenzofuran. Mo2C/AC and Mo2C/Al2O3 are promising catalysts for the fractionation of sugarcane bagasse that produced a bio-oil with higher yield to substituted methoxyphenols and a solid residue more easily hydrolyzed by cellulases, producing higher yield to glucose than Raney-Ni catalyst

Reductive Catalytic Fractionation of Lignocellulosic Biomass: Unveiling of the Reaction Mechanism

International audienceThis work studied the reaction pathways involved in the depolymerization of cellulose and hemicellulose during the fractionation of lignocellulosic biomass using an isopropyl alcohol/water mixture as a solvent with the Raney-Ni catalyst. Model molecules such as cellulose and hemicellulose derived-products (glucose, sorbitol, erythrose, xylose, xylitol, glycerol) were used to understand the role of the catalyst on the depolymerization of these lignocellulosic fractions. The fractionation of sugar cane bagasse with the Raney-Ni catalyst was performed, a correlation between the different products formed, and the possible reaction pathways were proposed. The results obtained in this work show that the appropriate balance between hydrogenation and hydrogenolysis capacity might tune the selectivity to the desired product. It is important to notice that Raney-Ni is an unsupported catalyst. The support may add acidity, basicity, or redox properties that may play an important role in the determination of product distribution