Mestrado e Doutorado em Tecnologia Ambiental

Avaliação do ciclo de vida

AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA NA OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO DE UMA RODOVIA SOB A PERSPECTIVA DOS PROGNÓSTICOS DE IMPACTOS AMBIENTAIS E DOS MÉTODOS DE REMEDIAÇÃO

A infraestrutura rodoviária tem um papel essencial no desenvolvimento econômico e social, porém, também contribui para a geração de impactos ambientais significativos ao longo do seu ciclo de vida. A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma metodologia que pode ser utilizada para quantificar esses impactos, em um espectro que abrange desde a construção até a operação e manutenção das rodovias. A pesquisa em desenvolvimento utilizará os dados disponibilizados pela Concessionária Rota de Santa Maria (Sacyr Concesiones), para a avaliação do ciclo de vida da operação e manutenção da rodovia RSC 287, cujo objetivo geral é o de avaliar os impactos ambientais e socioeconômicos das atividades manutenção e operação da rodovia usando a metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida Consequencial (ACV-C). Este estudo busca utilizar a Avaliação de Ciclo de Vida Consequencial (ACV-C) para identificar e mitigar passivos ambientais associados à manutenção e operação da rodovia RSC 287, propondo alternativas mais sustentáveis. A pesquisa contemplará a modelagem de cenários preditivos para avaliar os impactos ambientais e socioeconômicos, considerando diferentes práticas de manutenção e métodos de remediação. Os resultados esperados abrangem a formulação de diretrizes para redução de passivos ambientais, assim como do aprimoramento da eficiência operacional e implementação de técnicas inovadoras na manutenção rodoviária.

Nome do Doutorando: 

Marciano Friedrich

Nome dos Orientadores: 

Prof. Dr. Ênio Leandro Machado

Prof. Dr. Carlos Alexandre Lutterbeck

Linha de Pesquisa: Revalorização, Tratamento e Disposição de Resíduos Sólidos e Emissões Atmosféricas

Figura - Delineamento metodológico da pesquisa

Biofábrica

AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DA CRIAÇÃO DE TENÉBRIOS COMUNS (Tenebrio molitor) PARA PRODUÇÃO INDUSTRIAL E COMERCIAL DE FORMA SUSTENTÁVEL

Tenebrio comum (Tenebrio molitor), popularmente conhecido como besouro ou larva-da-farinha, é amplamente utilizado na alimentação animal devido à sua fácil criação e alto potencial de bioconversão. Sua produção sustentável e em larga escala pode representar uma alternativa inovadora para suprir a crescente demanda por proteína de origem alternativa. Este projeto tem como objetivo avaliar a viabilidade técnica, econômica e ambiental da criação de T. molitor para produção industrial e comercial. A pesquisa envolverá uma revisão bibliométrica, uma análise econômica e uma Avaliação do Ciclo de Vida do processo produtivo, permitindo uma visão abrangente dos impactos e desafios da produção em larga escala. Além disso, serão realizados ensaios experimentais, testando diferentes fontes de alimentos no processo de criação, com o objetivo de adaptar a produção às matérias-primas vegetais disponíveis nas cadeias agrícolas da região. Os resultados esperados contribuirão para a adaptação de tecnologias da indústria de produção de insetos às condições climáticas e agrícolas do Rio Grande do Sul, promovendo um modelo sustentável e economicamente viável para a produção de proteína alternativa. Dessa forma, a pesquisa busca fomentar a inovação na agroindústria e o desenvolvimento de cadeias produtivas mais eficientes e sustentáveis, alinhadas às demandas globais por segurança alimentar e redução do impacto ambiental da produção de proteínas tradicionais.

Nome do Doutorando: 

Lucas de Marques Vilella

Nome do Orientador: 

Prof. Dr. Andreas Kohler

Linha de Pesquisa:  Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Ensaios de produtividade utilizando dietas com fontes de água diferentes (cenoura e laranja)

FTIR x Estoque de carbono

Imagens digitais e espectroscopia na região do infravermelho próximo para quantificação do estoque de carbono no solo

Um dos maiores desafios da gestão de recursos naturais é aliar o aumento da produtividade agrícola ao manejo sustentável. Para isso, é essencial gerar informações precisas sobre parâmetros agronômicos de forma rápida, acessível e ambientalmente responsável. Métodos convencionais de análise de solo são custosos, demorados e geram resíduos, tornando-se um obstáculo à expansão sustentável da produção. Este estudo propõe o desenvolvimento de uma plataforma analítica móvel baseada em smartphone, utilizando análise de imagens digitais (DIA) e espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIRS) para avaliação em tempo real de matéria orgânica, carbono total e nitrogênio total no solo. O sistema será integrado a modelos multivariados de calibração, permitindo a determinação direta de variáveis agronômicas sem necessidade de reagentes químicos ou processos laboratoriais complexos. O projeto envolverá a coleta de amostras de solo, a criação de um banco de dados de referência e o desenvolvimento de analisadores portáteis baseados em DIA e NIRS. Além disso, será desenvolvido um aplicativo responsável pelo processamento de dados, controle da aquisição de espectros e análise em tempo real dos resultados. Na etapa final, a tecnologia será testada em parceria com a Central Analítica da UNISC, empresas de extensão rural, cooperativas e escolas agrícolas, avaliando sua usabilidade e confiabilidade. Além disso, será elaborado um manual de protocolos analíticos, viabilizando a transferência da tecnologia e sua aplicação no setor agrícola.

Nome da Doutoranda: 

Letiéri da Rosa Freitas

Nome do Orientador: 

Prof. Dr. Adilson Ben da Costa

Linha de Pesquisa 3 - Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Células combustíveis

Desenvolvimento de Células de Combustível a Partir de Tecnologia de Deposição de Material para Tratamento de Efluentes

A tecnologia que permite a impressão de objetos espaciais já existe há várias décadas, contudo, foi apenas na última década que se tornou acessível a consumidores com menor poder aquisitivo e, atualmente, uma oportunidade de muitas pessoas empreenderem com baixo investimento. O conceito de células de combustível, como as conhecemos hoje, é um produto de séculos de descobertas científicas e tecnológicas. Embora a ideia de converter energia química em elétrica seja relativamente antiga, a sua aplicação prática e a compreensão dos mecanismos por trás dela evoluíram significativamente ao longo do tempo. Dessa forma, o presente trabalho visa desenvolver uma célula de combustível com auxílio de impressão 3D utilizando tecnologia FDM (Inovação). Microalgas serão utilizadas como estágio preliminar para remoção do nitrogênio de reservatórios de água e, posteriormente, promover a eletro-oxidação dos componentes químicos encontrados no meio, através de eletrodos não reativos (inoxidáveis) para, consequentemente, eletroflotar as microalgas e degradar poluentes residuais (simultaneamente). Com o intuito de avaliar a desempenho do sistema serão realizadas análises de parâmetros gerais como, nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, P total, DQO, COT. Além disso, serão realizados ensaios de toxicidade utilizando diferentes bioindicadores. 

Nome do Doutorando: 

Imar de Souza Soares Junior

Nome dos Orientadores: 

Prof. Dr. Carlos Alexandre Lutterbeck 

Prof. Dr. Ênio Leandro Machado

Linha de Pesquisa 1 - Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias.

Resíduo cervejeiro

Otimização de um sistema Plastic Bag para a obtenção de biomassa de Euglena sp. visando valoração de resíduo cervejeiro e produção de paramilo.

Este estudo propõe o desenvolvimento e monitoramento de um sistema piloto de cultivo de microalgas do tipo Plastic Bag, visando a obtenção de biomassa rica em paramilo e sua exploração econômica. Como diferencial sustentável, o projeto utilizará resíduo de fermentação de uma indústria cervejeira como fonte de nutrientes, promovendo a valorização de resíduos industriais e a economia circular. As microalgas vêm ganhando destaque devido à sua capacidade de produzir compostos de alto valor, como lipídios, proteínas e carboidratos, com aplicações nos setores alimentício, energético e farmacêutico. O paramilo, um carboidrato produzido por Euglena gracilis, tem potencial para uso em suplementos e produtos farmacêuticos, tornando-se um composto estratégico para pesquisa. A primeira etapa do projeto envolve testes em escala de bancada (fotobiorreatores de 1L), ajustando parâmetros como pH, intensidade luminosa, temperatura, aeração e fotoperíodo, para otimizar a adaptação do microrganismo ao meio de cultivo. Diferentes metodologias de extração do paramilo serão testadas para avaliar sua eficiência e viabilidade econômica. Após definir as melhores condições, o cultivo será ampliado para escala piloto (100L) em fotobiorreatores Plastic Bag, mantendo o monitoramento dos parâmetros operacionais e a avaliação da qualidade da biomassa. Com essa abordagem inovadora, espera-se obter uma alternativa viável para a produção de biomassa de microalgas, agregando valor a resíduos industriais e contribuindo para a sustentabilidade ambiental e o desenvolvimento de novos bioprodutos.

Nome da Doutoranda: 

Giséle Alves

Nome da Orientadora: 

Profa. Dra.Rosana de Cassia de Souza Schneider

Linha de Pesquisa 4 -  Microbiologia Aplicada à Tecnologia Ambiental

Saúde do solo

Desenvolvimento de um modelo de predição de saúde de solos agrícolas

A agricultura é a base da economia e da sociedade, e a manutenção da saúde do solo é essencial para garantir uma produção agrícola sustentável e de longo prazo. Tradicionalmente, a avaliação da qualidade do solo é baseada em indicadores físico-químicos, que, apesar de relevantes, não consideram a atividade biológica fundamental para sua fertilidade e regeneração.

Neste contexto, a análise de enzimas microbianas surge como uma estratégia inovadora para avaliar a microbiota do solo, fornecendo um indicador indireto de sua qualidade e capacidade produtiva.

Este projeto tem como objetivo desenvolver um modelo preditivo da saúde do solo utilizando técnicas de Machine Learning para correlacionar dados físico-químicos e enzimáticos. A partir de um banco de dados com milhares de análises de solo de diversas regiões do Brasil, o modelo será treinado para identificar padrões, prever o potencial produtivo das áreas agrícolas e avaliar os impactos das práticas de manejo na sustentabilidade do solo.

Com essa abordagem, espera-se oferecer uma ferramenta inteligente e acessível para agricultores e técnicos, auxiliando na tomada de decisões estratégicas para melhorar a produtividade e reduzir impactos ambientais. O uso de inteligência artificial aplicada à gestão agrícola poderá contribuir para a implementação de práticas mais eficientes e sustentáveis, promovendo a preservação dos recursos naturais e a segurança alimentar.

Nome do Doutorando: 

David Gabriel dos Santos Fagundes

Nome dos Orientadores: 

Prof. Dr. Diego Prado de Vargas

Prof. Dr. Alexandre Rieger

Linha de Pesquisa 3 - Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Figura 2: Coleta de amostras para análises e geração de dados para o modelo

Biocontrole microbiano

Aplicação de bactérias como agentes de biocontrole microbiano (BCAs) na prevenção de infecções por fitopatógenos em plantas

Até 2050, a população mundial ultrapassará 10 bilhões de pessoas, trazendo desafios significativos para a produção de alimentos. Atualmente, a agricultura depende amplamente de insumos químicos, cujo uso indiscriminado causa impactos ambientais severos. Como alternativa sustentável, o Controle Biológico (BCAs) tem se mostrado promissor, utilizando micro-organismos benéficos para combater fitopatógenos e reduzir a necessidade de agroquímicos. Este projeto busca avaliar o potencial de bactérias como agentes de biocontrole de doenças em plantas. Serão testados três isolados bacterianos: Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis e Arthrobacter sp. A triagem inicial será realizada por meio da técnica de ágar-difusão, identificando a bactéria com maior atividade inibitória contra fitopatógenos (fungos e bactérias). A bactéria mais promissora será submetida a ensaios específicos, incluindo produção de hemolisina, hidrólise de gelatina, produção de substâncias antimicrobianas, solubilização de fosfato e potássio, fixação biológica de nitrogênio, atividade proteolítica e amilolítica, produção de sideróforos e síntese de ácido indolacético (IAA). Além disso, serão realizados ensaios de infecção em sementes, avaliando seu efeito antagonista contra fitopatógenos. Com essa abordagem, espera-se avançar no desenvolvimento de biopesticidas microbianos, contribuindo para uma agricultura mais sustentável e reduzindo a dependência de insumos químicos, em alinhamento com práticas de proteção ambiental e segurança alimentar.

Nome da Mestranda:

Priscila da Silva Araújo

Nome da Orientadora: 

Profa. Dra. Lisianne Brittes Benitez

Linha de Pesquisa 4 - Microbiologia Aplicada à Tecnologia Ambiental

https://pixabay.com/pt/photos/microbiologia-microbiologista-m%C3%A9dio-268103/

Bioplástico

Produção de bioplástico polihidroxibutirato (PHB) por microalga Arthorspira platensis à base de diferentes fontes nutricionais

A produção global de plásticos aumentou significativamente, atingindo 359 milhões de toneladas em 2018, um crescimento de 30% em relação a 2008. Se essa tendência continuar, estima-se que o volume triplique até 2050, intensificando os impactos ambientais. Nesse cenário, os bioplásticos derivados de agentes biológicos como as microalgas surgem como uma alternativa sustentável, pois essas microrganismos não competem com a produção de alimentos, podem crescer em resíduos e produzem lipídios em grande quantidade. Além disso, os bioplásticos à base de microalgas contribuem para a bioeconomia circular. Este estudo propõe otimizar o cultivo da microalga A. platensis para maximizar a produção de polihidroxibutirato (PHB), um bioplástico de alto valor agregado. O cultivo será realizado em diferentes condições, utilizando o meio Zarrouk (pH 9,5-10, temperatura de 30 ± 2°C, fotoperíodo 16:8 com iluminação de 20W). Para a extração do PHB, será utilizada uma metodologia alternativa com hipoclorito de sódio a 4%, posteriormente ajustada para testar fontes nutricionais alternativas de menor custo, como resíduos alimentares. Além disso, serão avaliadas variações no fotoperíodo e na disponibilidade de nitrogênio para estimular o acúmulo de PHB. O estudo busca reduzir os custos do meio de cultivo, que representam 35% do custo total, aumentando a viabilidade econômica e sustentabilidade da produção de bioplásticos a partir de microalgas.

Nome da Mestranda: 

Mireila Behling

Nome das Orientadoras: 

Profa. Dra. Maria Viviane Gomes Muller 

Profa. Dra. Rosana de Cássia de Souza Schneider

Linha de Pesquisa 4 - Microbiologia aplicada à tecnologia ambiental

https://pixabay.com/pt/photos/spirulina-algas-marinhas-1829077/

FTIR x Tecnologia Limpa

TECNOLOGIAS LIMPAS BASEADAS NA ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO PARA PREDIÇÃO DA QUALIDADE DO ÓLEO ESSENCIAL DE MELALEUCA

O óleo essencial de Melaleuca sp. é amplamente conhecido por suas propriedades antibacterianas, antivirais, fungicidas, antiparasitárias e antioxidantes, sendo amplamente utilizado nas indústrias farmacêutica, cosmética e de higiene pessoal. Sua composição química é rica em monoterpenos, sesquiterpenos e seus álcoois associados, com destaque para Terpinen-4-ol, γ-Terpineno, α-Terpineno, Terpinoleno e 1,8-Cineol como compostos majoritários. A crescente demanda pelo óleo essencial de Melaleuca sp. exige um rigoroso controle de qualidade, visto que seu uso está diretamente ligado à saúde humana. Atualmente, a cromatografia gasosa é o principal método de análise, porém, trata-se de um processo caro, oneroso, que gera resíduos, usa energia, demorado e que utiliza reagentes químicos. Este projeto tem como objetivo desenvolver e avaliar metodologias alternativas para a caracterização e análise da qualidade do óleo essencial de Melaleuca sp., utilizando técnicas mais limpas, rápidas e de menor custo. Além disso, pretende-se investigar os principais fatores que influenciam no rendimento e na qualidade do óleo essencial, contribuindo para a otimização da sua produção. Com essa abordagem, espera-se fornecer ferramentas analíticas mais acessíveis e sustentáveis, facilitando o controle de qualidade na indústria e promovendo o uso seguro e eficaz desse recurso natural de alto valor agregado.

Nome da Mestranda: 

Michele Junkherr Rodrigues

Nome dos Orientadores: 

Profa. Dra.  Rosana de Cassia de Souza Schneider 

Prof. Dr. Valeriano Antonio Corbellini

Linha de Pesquisa 4 - Microbiologia aplicada à Tecnologia Ambiental

Permacultura

Avaliação da eficiência da sustentabilidade ambiental e econômica da permacultura em pequenas propriedades agrícolas do sul do Brasil

A intensificação da agricultura, impulsionada pela Revolução Industrial, trouxe avanços produtivos, mas também impactos ambientais significativos. O modelo baseado em monoculturas, uso indiscriminado de insumos químicos e maquinário pesado tem causado degradação do solo, contaminação da água e perda da biodiversidade. Além disso, o desmatamento para expansão agrícola e pecuária acelera a emissão de gases de efeito estufa, agravando o aquecimento global.

Diante desse cenário, torna-se essencial repensar os sistemas produtivos, buscando modelos que não apenas garantam a produção sustentável de alimentos, mas também contribuam para a regeneração ambiental. A permacultura surge como uma alternativa promissora, baseada em princípios ecológicos e processos de design sustentáveis, integrando a produção agrícola à dinâmica natural dos ecossistemas.

Apesar de sua crescente adoção, a permacultura ainda carece de validações quantitativas científicas que comprovem sua eficácia na recuperação ambiental e na produtividade agrícola. Este estudo tem como objetivo analisar e quantificar os impactos positivos da permacultura, fornecendo dados concretos para embasar sua aplicação em maior escala.

Alinhado aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), especialmente os ODS 12 (Consumo e Produção Sustentáveis) e 15 (Vida Terrestre), este projeto busca demonstrar que é possível produzir alimentos de forma equilibrada, com menor impacto ambiental e maior resiliência ecológica, tornando os ecossistemas aliados da produção agrícola sustentável.

Nome da Mestranda: 

Mariane Engler.

Nome dos Orientadores:

Profa. Dra. Liane Mählmann Kipper

Prof. Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Linha de pesquisa: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

https://pixabay.com/pt/photos/planta-broto-bot%C3%A2nica-solo-2551467/

Otimização de processo

Otimização no cultivo de bactérias para a produção de bioinsumos destinados à agropecuária

Os bioinsumos desempenham um papel essencial na agricultura, pecuária e processamento de alimentos, contribuindo para uma produção mais sustentável e eficiente. Dentre esses insumos, as Bactérias Promotoras de Crescimento Vegetal (PGPB) são amplamente utilizadas na formulação de biofertilizantes, bioestimulantes e agentes de biocontrole, promovendo o crescimento das culturas e auxiliando no combate a doenças. O gênero Bacillus destaca-se como um dos mais utilizados em bioinsumos devido à sua robustez e capacidade de esporulação, garantindo viabilidade e estabilidade na produção em larga escala. Seus esporos apresentam alta resistência a variações de temperatura, pH, radiação e substâncias químicas, tornando-o ideal para aplicações no campo. Além disso, o uso inadequado de resíduos orgânicos, como esterco de galinha e bovino, pode levar à eutrofização de corpos d'água e aumento das emissões de metano (CH₄), um dos principais gases de efeito estufa. Dessa forma, a produção otimizada de bioinsumos microbianos pode ser uma alternativa sustentável para mitigar esses impactos ambientais. Este estudo tem como objetivo otimizar os parâmetros fermentativos em escala industrial para a produção comercial de bioinsumos microbianos, visando sua aplicação na agricultura e pecuária. Serão cultivadas as bactérias Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens e Paenibacillus polymyxa, com monitoramento de pH, temperatura, aeração e taxa de esporulação. A pesquisa busca desenvolver bioinsumos mais eficientes e acessíveis, promovendo um modelo produtivo mais sustentável e alinhado às práticas da bioeconomia.

Nome Mestranda: 

Lívia Fraticelli Neves

Nome das Orientadoras: 

Profa. Dra. Lisianne B. Benitez

Profa. Dra. Rosana Schneider

Linha de Pesquisa 4 -  Microbiologia  Aplicada à Tecnologia Ambiental

Cooperativa de catadores

Gestão baseada em indicadores socioambientais para cooperativa de catadores de materiais recicláveis

Com o avanço tecnológico e o crescimento populacional, o consumo de materiais e a geração de resíduos aumentam progressivamente, tornando essencial a gestão adequada dos resíduos sólidos. No Brasil, esse processo depende, em grande parte, do trabalho dos catadores de materiais recicláveis, que enfrentam condições precárias de trabalho e baixa valorização social e econômica. Este projeto tem como objetivo desenvolver uma ferramenta baseada em indicadores socioambientais para apoiar cooperativas de catadores, promovendo gestão eficiente e educação ambiental. Para isso, serão utilizadas as metodologias Gerenciamento de Aspectos e Impactos Ambientais (GAIA) e Avaliação do Ciclo de Vida Social (ACV-S). A ACV-S avalia impactos sociais e socioeconômicos ao longo do ciclo de vida de um serviço ou produto, considerando indicadores como salário, condições de trabalho, legislação trabalhista, índice de pobreza e trabalho infantil. No entanto, sua aplicação em cooperativas ainda enfrenta desafios devido à falta de metodologias padronizadas e dificuldades na coleta de dados. Já o GAIA auxilia na identificação de impactos ambientais, unindo estratégias de conscientização e otimização de processos para melhorar o desempenho ambiental das cooperativas. Sua aplicação pode reduzir custos, fortalecer a sustentabilidade e melhorar a imagem institucional. Espera-se que esta pesquisa forneça dados estruturados e metodologias aplicáveis para apoiar a sustentabilidade e valorização do trabalho dos catadores, fortalecendo o papel das cooperativas na economia circular e na gestão ambiental.

Nome da Mestranda: 

Franciele Stoffel Viña

Nome dos Orientadores: 

Prof. Dr. Jorge André Ribas Moraes 

Profa. Dra. Liane Mählmann Kipper

Linha de Pesquisa 2 -  Revalorização, tratamento e disposição de resíduos sólidos e emissões atmosféricas

https://pixabay.com/pt/photos/desperd%C3%ADcio-lixo-4965944/ 

Indústria de plástico

Aplicação da Avaliação de Ciclo de Vida para o desenvolvimento sustentável de produtos em uma indústria de plásticos do Vale do Rio Pardo

Este estudo tem como objetivo aplicar a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) para identificar impactos ambientais em novos projetos de uma indústria de embalagens plásticas localizada no Vale do Rio Pardo. Utilizando a metodologia de pesquisa-ação, serão coletados dados produtivos de uma família de produtos e realizada a Avaliação do Inventário de Ciclo de Vida por meio do software SimaPro. Com base nos resultados obtidos, será desenvolvido um manual de boas práticas, contendo diretrizes para reduzir os impactos ambientais em novos projetos. As recomendações incluirão designs mais sustentáveis, uso de resinas pós-consumo (PCR), métodos alternativos de produção e outras estratégias inovadoras para minimizar os impactos ambientais ao longo do ciclo de vida dos produtos. Atualmente, o conceito de desenvolvimento sustentável já é aplicado na empresa, mas não há métricas padronizadas para quantificar os ganhos ambientais de cada inovação ou melhoria de processo. O foco tem sido apenas nos benefícios econômicos. Com este estudo, espera-se criar um modelo de avaliação que integre métricas ambientais, permitindo a quantificação dos benefícios ecológicos das inovações implementadas. Dessa forma, o manual desenvolvido poderá auxiliar na tomada de decisões estratégicas, promovendo um modelo de produção mais sustentável e alinhado às práticas de economia circular e redução do impacto ambiental na indústria de embalagens plásticas.

Nome da Mestranda:

Eduarda Ferreira Pessel

Nome dos Orientadores:

Profa. Dra. Liane Mahlmann Kipper 

Prof. Dr. Jorge Andre Ribas Moraes

Linha de Pesquisa 2 - Revalorização, tratamento e disposição de Resíduos Sólidos e Emissões Atmosféricas

https://pixabay.com/pt/photos/pl%C3%A1stico-tampas-desperd%C3%ADcio-5527530/

Tratamento de efluente com microalga

DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA DE CULTIVO PARA MICROALGAS, COMBINANDO ÁGUAS E SÓLIDOS AGROINDUSTRIAIS RESIDUÁRIOS NA PRODUÇÃO DE BIOINSUMOS AGRÍCOLAS

A água doce é um recurso essencial para a vida e o desenvolvimento socioeconômico, mas representa apenas 0,3% dos recursos hídricos do planeta. O crescimento populacional, a urbanização descontrolada, as mudanças climáticas e o descarte inadequado de efluentes têm comprometido sua disponibilidade e qualidade, resultando em escassez hídrica e desafios na oferta de água potável. Paralelamente, a demanda global por água segue em expansão para usos domésticos, industriais e agrícolas. Nesse cenário, a biorremediação com microalgas, especialmente Euglena gracilis, surge como uma solução promissora. Essa microalga destaca-se por sua capacidade de absorver nutrientes e remover contaminantes de águas residuais, além de gerar uma biomassa rica em compostos bioativos, que pode ser convertida em bioetanol, promovendo a economia circular e contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa. Este estudo tem como objetivo desenvolver um sistema de cultivo de E. gracilis em águas residuais urbanas, avaliando seu potencial de ficorremediação, produtividade de biomassa e viabilidade para produção de bioetanol. A pesquisa integra sustentabilidade e inovação tecnológica, promovendo soluções para o tratamento de águas residuais, a produção de energia renovável e a conservação ambiental. Os resultados esperados contribuem diretamente para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) 6 (Água Potável e Saneamento) e 7 (Energia Acessível e Limpa), alinhando ciência e tecnologia para enfrentar os desafios da crise hídrica e da transição energética.

Nome da Mestranda: 

Betina Mariela Barreto

Nome dos Orientadores: 

Prof. Dr. Carlos Alexandre Lutterbeck 

Profa. Dra. Rosana de Cassia de Souza Schneider

Linha de Pesquisa 1 - Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

Águas Subterrâneas

Tecnologias alternativas para o tratamento de águas subterrâneas de abastecimento público.

A água é um recurso abundante no planeta e essencial no desenvolvimento das ações antrópicas para manutenção da vida, mas a qualidade está cada vez mais comprometida devido ao crescimento populacional, industrialização, mudanças climáticas os resíduos urbanos e industriais, o descarte de resíduos agrícolas contendo fertilizantes, pesticidas e outros compostos químicos, têm ameaçado as fontes de água limpa e potável. Assim, o acesso à água potável tornou-se uma preocupação ambiental global. Neste contexto, esta pesquisa busca investigar o uso de tecnologias alternativas para o tratamento de água, com base nos princípios da química e engenharia verdes, visando soluções inovadoras para melhorar as condições de saneamento público. Inicialmente, esta pesquisa abordou o projeto e a construção de um sistema automatizado de tratamento de água para abastecimento público em área rural, na comunidade Jacuí, em Restinga Seca, RS. O sistema, composto por um tanque com 350 kg de carvão ósseo ativado, conforme a Figura 1, atende uma população de 65 pessoas, com vazão média de 15.000 L h⁻¹, sendo abastecido por um poço tubular de 38 metros de profundidade. A água captada apresenta desafios de qualidade, como turbidez variável entre 15 e 82 uT e altos níveis de ferro, entre 0,55 e 5,2 mg L⁻¹. Outro estudo, descreve o desenvolvimento de um sistema de desfluoretação de águas subterrâneas, instalado um protótipo no campus da Universidade de Santa Cruz do Sul - UNISC e em três escolas rurais da Bacia Hidrográfica Taquari-Antas, no município de Venâncio Aires, RS. O sistema utiliza 14 kg de carvão ósseo ativado, e pode atender às necessidades de consumo de uma escola com até 39 pessoas, consumindo 2 L dia⁻¹, com uma vazão mínima de 3,3 L h⁻¹. A água subterrânea dessas escolas apresenta turbidez média entre 0,93 e 2,3 uT e altas concentrações de flúor, com média de 2,7 mg L⁻¹.

Nome da Doutoranda: 

Luana Bertolo Y Castro Bender

Nome dos Orientadores: 

Prof. Dr. Adilson Ben da Costa 

Profª. Dra. Rosana de Cassia de Souza Schneider

Linha de Pesquisa 1 - Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

Figura 1. Sistema de filtração de tratamento de água subterrânea.

Plano de gerenciamento

Impactos ambientais em hospitais veterinários: Proposição de um Plano de Gerenciamento Ambiental através de Ferramentas Integradas

O Brasil possui a terceira maior população de animais de estimação do mundo, impulsionando o crescimento do setor veterinário e aumentando a demanda por serviços de saúde animal, como vacinas, castrações e tratamentos específicos. No entanto, os resíduos gerados em Hospitais Veterinários (HV) não possuem regulamentação específica, sendo enquadrados no grupo de Resíduos de Serviços de Saúde (RSS), conforme a RDC 222/2018. Apesar disso, há particularidades nesses resíduos que os diferenciam dos gerados em hospitais humanos, seja em relação às espécies atendidas ou ao grau de contaminação.

Estudos apontam deficiências em diversas etapas da gestão desses resíduos, incluindo segregação, manipulação, acondicionamento e destinação final, além da falta de conscientização de profissionais e demais agentes envolvidos no processo.

Este trabalho tem como objetivo desenvolver um Plano de Gerenciamento Ambiental específico para hospitais veterinários, utilizando a integração entre as metodologias de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV), Mapa de Fluxo de Valor (VSM) e Gerenciamento de Aspectos e Impactos Ambientais (GAIA), no modelo “de portão a portão”, para mitigar impactos ambientais, econômicos e sociais. A pesquisa será conduzida por meio da Análise por Triangulação de Métodos, integrando Revisão Sistemática de Literatura (RSL), normativas vigentes, ACV e Pesquisa-Ação.

Como resultado, espera-se reunir informações que subsidiem a elaboração de um Plano de Gerenciamento Ambiental adequado às particularidades dos HVs, além de fornecer diretrizes para a construção de normatizações mais específicas e eficazes para essa atividade.

Nome da Doutoranda: 

Sandra Elisia Lemões Iepsen

Nome do(s) Orientador(es): 

Profa. Dra. Liane Mahlmann Kipper 

Prof. Dr. Ênio Leandro Machado

Linha de Pesquisa 2 : Revalorização, Tratamento e Disposição de Resíduos Sólidos e Emissões Atmosféricas

Diagrama da proposta de pesquisa.

https://pixabay.com/pt/photos/rem%C3%A9dio-veterin%C3%A1rio-equipamento-5003651/

Gestão ambiental - frigorífico

Aplicação da avaliação do ciclo de vida nos processos produtivos em um frigorífico de suínos e bovinos no município de Condor/RS para diminuir os impactos ambientais.

A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma ferramenta amplamente utilizada para identificar e reduzir impactos ambientais em processos produtivos. No setor frigorífico, sua aplicação permite quantificar os impactos ambientais gerados e propor melhorias para minimizar danos ao meio ambiente. Nesta pesquisa, será utilizado o Inventário de Ciclo de Vida (ICV) para avaliar os impactos ambientais ao longo do processo produtivo de um frigorífico de suínos e bovinos localizado em Condor/RS. Com base nos dados levantados, serão analisadas melhorias no tratamento de efluentes, possibilitando a mensuração dos benefícios ambientais que as intervenções propostas podem proporcionar. O estudo segue a abordagem da pesquisa-ação, permitindo a participação ativa dos pesquisadores na identificação e validação de soluções para os desafios ambientais do frigorífico. Entre as melhorias esperadas, destaca-se a reutilização da água residuária da Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) em processos secundários, como a limpeza de currais e pocilgas e a lavagem de caminhões de transporte de animais. Além disso, busca-se aprimorar o sistema de aeração para reduzir a eutrofização dos efluentes tratados e minimizar a umidade do lodo gerado, otimizando sua destinação final. Com essas ações, espera-se reduzir o consumo de água potável pela indústria, melhorar a qualidade dos efluentes descartados no rio Palmeira e promover práticas mais sustentáveis no setor frigorífico, contribuindo para a preservação ambiental e a eficiência dos recursos hídricos.

Nome do Mestrando: 

Maurício Sandim

Nome do(s) Orientador(es):

Prof. Dr. Ênio Leandro Machado

Prof. Dr. Jorge André Ribas Moraes 

Linha de Pesquisa 1 - Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias.

Diagrama da proposta de pesquisa

https://pixabay.com/pt/photos/presunto-vaca-ind%C3%BAstria-matadouro-7655505/

Tratamento de efluente de hospital veterinário

Gestão sustentável das Águas Residuárias do Hospital Veterinário da Universidade de Santa Cruz do Sul - UNISC

Atualmente a preocupação com os poluentes farmacêuticos e veterinários tem despertado uma grande preocupação ambiental, uma vez que com o alto consumo desses medicamentos e os lançamentos desses compostos ao meio ambiente são crescentes. Em hospitais veterinários, existe uma elevada utilização de medicamentos e por vezes o efluente gerado não é tratado adequadamente, sendo lançado em corpos hídricos. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a gestão sustentável das águas em hospital veterinário universitário, considerando o projeto de construção da estação de tratamento de efluentes da unidade, partida de operação do sistema e controle de parâmetros com monitoramento associando avaliação da genotoxicidade do efluente tratado.  Dessa forma, o presente projeto busca avaliar os principais impactos ambientais associados às etapas de construção e operação de uma estação de tratamento de efluentes instalada em um hospital veterinário universitário, assim como a sua eficiência quanto a remoção de poluentes e redução da toxicidade. Será realizada uma revisão da literatura com aspectos de gestão e gerenciamento das ETEs de hospital veterinário universitário (HVU). Além disso, as etapas mais impactantes da construção da estação de tratamentos assim como da sua operação serão identificadas através de estudos de análise de ciclo de vida. Por fim, a avaliação da eficiência da ETE ocorrerá através da realização de análises de parâmetros gerais como pH, Turbidez, Nitrogênio Amoniacal, Fósforo solúvel, Sólidos Totais Dissolvido, Oxigênio Dissolvido, Condutividade, Demanda Química de Oxigênio, Demanda Bioquímica de Oxigênio, Carbono Orgânico Total, Carbono Inorgânico, Nitrogênio Total e Toxicidade.

Nome do Mestrando:

Mauricio Kersting

Nome do(s) Orientador(es): 

Prof. Dr. Carlos Alexandre Lutterbeck 

Prof. Dr. Enio Leandro Machado

Linha de Pesquisa 1 -  Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

Figure 1 – Schematic Representation of the Integrated Wastewater Treatment Plant (WWTP) of the investigated University Veterinary Hospital (UHV). Abbreviations: ET: Equalizer Tank; UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blank; AF: Anaerobic Filter; AR: Aerobic Reactor; STT: Sludge Thickener Tank; SSHFCW: Sub Superficial Horizontal Flow Constructed Wetland; PG: PG: Parshall gutter

Biodiversidade - Cinturão verde

O papel da fauna nativa na dispersão da espécie invasora Hovenia dulcis Thunb, no Cinturão Verde, Santa Cruz do Sul, RS, Brasil

Hovenia dulcis, conhecida como uva-do-japão, é uma espécie invasora originária da Ásia, atualmente amplamente disseminada no sul do Brasil. Na Floresta Estacional Decidual, representa uma ameaça significativa ao ecossistema, reduzindo a biodiversidade nativa, alterando a ciclagem de nutrientes e inibindo o crescimento de outras espécies devido ao efeito alelopático de seus pseudofrutos. Sua infrutescência apresenta uma morfologia incomum e é produzida em grande quantidade, com sabor adocicado, tornando-se altamente atrativa para a fauna local. Essa característica favorece a dispersão rápida das sementes e a expansão populacional da espécie. Para compreender os mecanismos de dispersão dessa invasora, serão realizadas observações focais e capturas de imagens com armadilhas fotográficas em cinco pontos da área de estudo durante os períodos de frutificação, de abril a agosto de 2022 e 2023. A pesquisa será conduzida no Cinturão Verde de Santa Cruz do Sul (RS), com o objetivo de analisar o papel da fauna nativa na dispersão da uva-do-japão. Os resultados esperados visam subsidiar a formulação de políticas públicas voltadas à mitigação dos impactos ambientais dessa espécie, além de fomentar estratégias para seu controle e substituição. A pesquisa busca contribuir para a preservação do patrimônio natural do Cinturão Verde, garantindo a manutenção dos serviços ecossistêmicos essenciais para a qualidade de vida da população e a sustentabilidade da biodiversidade local.

Nome do Mestrando: 

Marcos Henrique Schroeder

Nome do Orientador:

Prof. Dr. Eduardo Alexis Lobo Alcayaga

Linha de Pesquisa 3 -  Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Diagrama da proposta de pesquisa.

Indicadores Ambientais

Power BI: Indicadores Ambientais versus Indicadores Financeiros: alicerces para a sustentabilidade

Este projeto tem como objetivo desenvolver a ferramenta The Green Investment Financial Tool (GIFT), voltada para a análise de dados econômicos e financeiros com foco em questões e ações ambientais. A ferramenta será aplicada na avaliação e tomada de decisão para um Hospital Veterinário, permitindo uma gestão mais sustentável e eficiente dos recursos.

Os indicadores de desempenho (Key Performance Indicators – KPI’s) serão elaborados com base nos princípios de Environmental, Social and Governance (ESG) e na metodologia de Life Cycle Assessment (LCA), além de integrar informações extraídas de relatórios e demonstrações contábeis. Essa abordagem possibilitará uma avaliação holística dos impactos ambientais, sociais e financeiros das operações do hospital.

O desenvolvimento da ferramenta seguirá a metodologia Design Science Research (DSR), garantindo que seu artefato seja estruturado de forma científica, aplicável e eficaz na gestão hospitalar.

Com a implementação da GIFT, espera-se fornecer um instrumento inovador para a análise integrada de sustentabilidade financeira e ambiental, auxiliando na tomada de decisões estratégicas que contribuam para a eficiência operacional e a redução dos impactos ambientais no setor veterinário.

Nome da Mestranda:  

Liege Pereira Martini

Nome da Orientadora: 

Profa. Dra. Liane Mählmann Kipper.

Linha de Pesquisa 2 - Revalorização, Tratamento e Disposição de Resíduos Sólidos e Emissões Atmosféricas.

Diagrama da proposta de pesquisa.

https://pixabay.com/pt/photos/consultor-escrit%C3%B3rio-neg%C3%B3cios-779590/

Tratamento de Efluentes - POAs-Eletroquímica

AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA PARA PROCESSOS DE OXIDAÇÃO AVANÇADA DE EFLUENTES: ETAPAS DE CONCEPÇÃO E OPERAÇÃO DOS SISTEMAS

O objetivo geral do projeto consiste na avaliação comparativa de diferentes processos de oxidação avançada (POAs) utilizados no tratamento de efluentes, com foco no processamento operacional, sem considerar o desempenho.   Em relação à metodologia, a pesquisa experimental será baseada no estudo de análise de ciclo de vida (ACV) de processos como fotólise, ozonização e oxidação eletroquímica com eletrodo de Ti/TiO2/RuO2. O software Simapro (version 9.5) e o método IMPACT 2002+ V2.15  serão utilizados para calcular os impactos ambientais, com dados extraídos do banco de dados Ecoinvent. Os principais resultados indicaram que os materiais utilizados nos POAs representaram os maiores impactos ambientais em diversas categorias, como carcinogênicos, não carcinogênicos, inorgânicos respiratórios, ecotoxicidade terrestre e aquática, acidificação terrestre e aquática, eutrofização aquática, aquecimento global, energia não renovável e extração mineral. Dentre os materiais com maiores contribuições para esses impactos estão o aço, titânio, rutilo, silicone, acrílico, PVC e lâmpadas UV. A oxidação eletroquímica destacou-se como o processo com maiores impactos em categorias como radiação ionizante, depleção da camada de ozônio e ocupação do solo, devido ao uso de energia elétrica e materiais associados, como o sulfato de sódio. O estudo também realizou a normalização dos resultados para facilitar a comparação entre as diferentes tecnologias, apontando as categorias de inorgânicos respiratórios, energia não renovável e aquecimento global como as mais significativas. As contribuições desses impactos estão fortemente associadas aos materiais e processos industriais envolvidos, como a produção de metais, plásticos e componentes eletrônicos, além da matriz energética utilizada. A mitigação dos impactos identificados requer medidas focadas na eficiência energética, uso de materiais alternativos com menor pegada ambiental, e transição para fontes de energia mais limpas. Os resultados apresentados contribuem para a compreensão dos desafios ambientais associados ao uso de POAs no tratamento de efluentes e podem orientar a seleção de tecnologias mais sustentáveis no futuro.

Nome do Mestrando: 

Esteban Danilo Pacheco Calderón

Nome do(s) Orientador(es): 

Profa. Dra. Adriane Lawisch Rodriguez

Prof. Dr. Ênio L. Machado 

Prof. Dr. Elizabeth Garrido

Linha de Pesquisa 1 - Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

 Sistemas da proposta de pesquisa.

https://pixabay.com/pt/photos/triptofano-amino%C3%A1cido-medicamento-7182358/

Wetlands Construídos

Sistema de Wetland de fluxo vertical com células de combustível microbianas integrado com um floating compartimentado para tratamento de efluentes sanitários de campus universitário

O crescimento populacional acelerado tem levado a um aumento significativo na geração de efluentes, enquanto os sistemas de coleta e tratamento ainda carecem de investimentos. Diante desse cenário, cresce a busca por tecnologias eficientes e economicamente viáveis. Entre essas soluções promissoras, destacam-se os Wetlands Construidos (WCs), sistemas baseados no uso de macrófitas para a remoção de contaminantes. No entanto, ainda há poucas pesquisas sobre a integração de diferentes sistemas de Wetlands e o uso de sistemas floating compartimentados. Este estudo tem como objetivo avaliar um sistema misto composto por Wetlands Construídos de fluxo vertical, integrados a células de combustível microbianas (CCMs) e a um sistema floating compartimentado, visando o controle e a remoção de nutrientes de efluentes sanitários do campus universitário de Santa Cruz do Sul. A pesquisa será conduzida em duas etapas. Primeiro, uma análise bibliométrica investigará as principais integrações entre Wetlands Construídos e sistemas floating, bem como os contaminantes removidos. Em seguida, será construído um sistema experimental, combinando um Wetland de fluxo vertical com células de combustível microbianas e um sistema floating compartimentado, para avaliar sua eficiência no tratamento de efluentes. Espera-se que os resultados contribuam para a ampliação do conhecimento sobre a integração de sistemas mistos de Wetlands Construídos e sua aplicação no tratamento sustentável de efluentes sanitários em ambientes universitários e no setor de serviços.

Nome do Mestrando:  Deison Antonio Taufer Fochi

Nome do Orientador: Prof. Dr. Ênio Leandro Machado

Linha de Pesquisa 1 -  Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias.

https://pixabay.com/pt/photos/zai-li-hua-%C3%A1gua-de-araruta-4427871/

Bioprodutos

BIOESTIMULANTE PARA SEMENTES A PARTIR DA BIOMASSA DE MICROALGAS

O aumento da demanda por alimentos acompanha o crescimento populacional, exigindo novas tecnologias agrícolas que aprimorem o cultivo e promovam plantas mais resistentes a estresses bióticos e abióticos. O objetivo é aumentar a produtividade e reduzir perdas ao longo do ciclo produtivo. No entanto, muitos insumos convencionais têm impactos ambientais negativos, contaminando solo, água e ar, além de potencialmente afetar a saúde humana. Diante desse desafio, cresce o interesse por tecnologias biológicas que mitiguem os impactos ambientais e promovam uma produção agrícola mais sustentável. A busca por alternativas que garantam segurança alimentar, aliada à preocupação com o uso eficiente dos recursos naturais, impulsiona o desenvolvimento de produtos que fortalecem as plantas contra adversidades climáticas e pragas, sem comprometer o meio ambiente. Este estudo tem como objetivo desenvolver bioestimulantes à base de microalgas cultivadas em sistemas alternativos, avaliando sua eficiência na germinação de sementes e no vigor das plântulas. No cultivo de hortaliças e outras culturas, a qualidade das sementes é fundamental para o sucesso da lavoura. Assim, ao aplicar biotecnologia para obtenção de bioinsumos agrícolas, a pesquisa contribui para um modelo de produção mais sustentável, alinhado ao movimento global de redução da dependência de insumos químicos e preservação dos recursos naturais. A expectativa é que os bioestimulantes desenvolvidos ofereçam uma alternativa inovadora e viável para o setor agropecuário, beneficiando produtores, consumidores e o meio ambiente.

Nome da Mestranda: 

Eline Schmidt Limons

Nome do(s) Orientador(es): 

Profa. Dra Rosana Schneider

Prof. Dra. Lisianne Brittes Benitez

Linha de Pesquisa 4 -  Microbiologia aplicada à Tecnologia Ambiental

Diagrama da proposta de pesquisa.

Saneamento

Sistema Automatizado para Desfluoretação de Águas Subterrâneas

A elevada concentração de fluoreto na água de consumo humano é um fator de risco para o desenvolvimento da fluorose dental, uma patologia caracterizada por manchas nos dentes, especialmente em crianças. Esse problema é comum em águas subterrâneas de poços profundos, amplamente utilizados no abastecimento de pequenas comunidades isoladas, que possuem acesso limitado às redes de distribuição convencionais.

Com o objetivo de remover o excesso de íons fluoreto dessas águas, este estudo propõe o desenvolvimento de um sistema automatizado de desfluoretação, instalado em um contêiner metálico modular, permitindo fácil adaptação à infraestrutura existente. O sistema terá uma capacidade de tratamento de até 5.000 L h⁻¹, suficiente para atender uma comunidade de até 500 pessoas, utilizando o mecanismo de precipitação por contato para a remoção do flúor, por meio da adição controlada de sais de cálcio e fósforo. O projeto também contempla a implementação de um sistema de controle e supervisão remota, permitindo o monitoramento em tempo real de parâmetros como vazão, pressão da rede e dosagem de reagentes, minimizando a necessidade de intervenção presencial e aumentando a viabilidade econômica da solução, especialmente para comunidades isoladas. Ao final do estudo, uma unidade piloto em escala real será instalada em uma comunidade do município de Cachoeira do Sul (RS), contribuindo para o desenvolvimento de uma alternativa eficiente e sustentável para o tratamento da água e a melhoria da qualidade de vida da população local.

Nome do Mestrando: 

Demis Pessatto Faqui

Nome do(s) Orientador(es): 

Prof. Dr. Adilson Ben da Costa 

Prof. Dr. Eduardo Alexis Lobo Alcayaga

Linha de Pesquisa 1 - Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

Diagrama da proposta de pesquisa.

Controle biológico conservativo com bordadura

DIVERSIDADE DE INSETOS E PRODUTIVIDADE EM CULTIVO SOLTEIRO E CONSORCIADO DE BRÓCOLIS E RABANETE COM E SEM BORDADURA DE MANJERICÃO, COMO ESTRATÉGIA DE PRODUÇÃO ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL.

Os sistemas de produção agrícola no Brasil são geralmente simplificados, o que causa desequilíbrio aumentando as populações de insetos com potencial de danos às culturas. Associado a essa questão também temos o uso dos agrotóxicos, os quais causam problemas ambientais como a contaminação do solo, água e alimentos que são destinados à alimentação humana. A partir desse contexto muitas experiências vêm sendo desenvolvidas para reduzir o uso desses produtos nos cultivos, entre elas o uso de sistemas consorciados. Nesse sentido, nossos estudos se baseiam na análise do uso de manjericão em bordadura com cultivo de hortaliças para aumento da diversidade de insetos. Muitos insetos amostrados nos tratamentos com manjericão tem potencial para uso no controle biológico conservativo, pois são predadores de pragas agrícolas como, por exemplo, parasitóides e entomófagos.  

ALUNO: 

Mestre: Alexandro Fabris do Nascimento fevereiro/2019 até fevereiro/2021.

ORIENTAÇÃO: Professor Dr. Andreas Köhler e Dr. Eduardo Lobo. 

LINHA DE PESQUISA: Manejo e Gestão de Recursos Naturais. 

Nanotecnologia em biorremediação

POTENCIAL DE MICRORGANISMOS E SUAS ENZIMAS PARA A BIORREMEDIAÇÃO DE AMBIENTES CONTAMINADOS POR POLUENTES ORGÂNICOS

O lançamento de poluentes orgânicos tóxicos e persistentes sem o devido tratamento em corpos hídricos é um dos principais problemas dos países em desenvolvimento, os corantes azo são as categorias de corantes mais comumente utilizados e conta para mais de 60 % do total de corantes utilizados no mundo. Estima-se que cerca de 10-15% dos corantes azoicos não são utilizados nos processos industriais e são descarregados no ambiente através de águas residuais, levando a uma poluição grave, ameaçando o ecossistema e a saúde humana. Neste contexto, a biorremediação surge como uma proposta ambientalmente amigável capaz de degradar esse tipo de poluente. Nossos estudos se baseiam na biorremediação de ambientes contaminados por corantes azóicos a partir da ação sinérgica entre bactérias e nanopartículas verdes de ferro revestidas de alginato. Células imobilizadas tem como característica fundamental a alta resistência quando expostas a ambientes hostis e a compostos tóxicos.

PERÍODO: 2020 - 2024

ALUNOS:

-Mestrando: Ana Paula Müller 

-Doutorando: Sabrina Beloni Vaz – fevereiro/2020 até fevereiro/2024

ORIENTAÇÃO: Professora Doutora Lisianne Brittes Benitez.

LINHA: Microbiologia Aplicada à Tecnologia Ambiental

Compostagem

Avaliação da eficiência de tratamento de dejetos de pecuária através de um processo mecanizado, utilizando substrato natural para compostagem, em propriedades rurais nos vales do Taquari e Caí, RS, Brasil

Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a eficiência do tratamento de dejetos de três unidades de produção pecuária (bovinos, suínos e aves de postura), por meio da compostagem com revolvimento mecanizado e incorporação de substrato natural (serragem de madeira) em propriedades rurais dos municípios de Farroupilha, Relvado e Caxias do Sul, Estado do Rio Grande do Sul, Brasil. O delineamento experimental constou de nove tratamentos, três para cada tipo de esterco. Estes foram classificados em: T1 (esterco de gado mais serragem de madeira), T2 (esterco de suíno mais serragem de madeira) e T3 (esterco de aves mais serragem de madeira). O processo envolveu o revolvimento diário das leiras por processo mecanizado e a amostragem foi realizada em triplicata aos 60, 120 e 180 dias de compostagem, entre os meses de julho de 2018 e julho de 2019. Após cada amostragem, as amostras foram devidamente armazenadas e enviadas ao Laboratório de Química da Universidade de Santa Cruz do Sul para análise das seguintes variáveis: Cálcio (Ca), Capacidade de Troca Catiônica (CTC), Fósforo (P), Magnésio (Mg), Nitrogênio (N), pH e potássio (K). As medições de temperatura foram feitas no local a cada 15 dias. Ao final do experimento, todos os tratamentos atingiram os padrões de umidade, temperatura, pH e NPK, estabelecidos na Instrução Normativa nº 25/200 para fertilizantes orgânicos, do Ministério da Agricultura e Pecuária do Brasil. Assim, os resultados demonstraram a eficiência do processo de compostagem mecanizada para o tratamento de esterco bovino, suíno e avícola, produzindo um composto orgânico de alta qualidade.

Aluno: Ari João Strapazzon

Categoria: Doutorado

Orientador: Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Período: 2017-2021

Linha 3: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Vista geral da máquina de compostagem na leira, com aplicação do Tratamento 1 (T1): dejetos de bovinos e serragem de madeira não tratada.

Bioindicadores

Sequenciamento genético de espécies de diatomáceas epilíticas para aplicação na avaliação da qualidade da água em sistemas lóticos subtropicais e temperados brasileiros

As algas diatomáceas têm sido amplamente utilizadas como bioindicadores para avaliar a qualidade da água em sistemas lóticos, devido à sua sensibilidade específica a uma variedade de condições ecológicas, respondendo rapidamente às mudanças ambientais, destacando que os índices bióticos são baseados na abundância relativa de espécies, cujo diagnóstico taxonômico usa caracteres da frústula por meio de microscopia óptica convencional. No entanto, a obtenção de tais índices é demorada, cara e requer excelente experiência taxonômica. Este diagnóstico taxonômico pode ser complementado com ferramentas moleculares. Assim, esta pesquisa teve como objetivo aplicar técnicas moleculares utilizando os genes 18S rRNA V4 e rbcL, para identificar espécies de diatomáceas utilizadas no biomonitoramento de ecossistemas aquáticos. Durante 2020, amostras de água e algas diatomáceas epilíticas foram coletadas em um trecho superior da Bacia do Arroio Preto, Município de Santa Cruz do Sul, RS, Brasil, para caracterização ambiental e obtenção de culturas de diatomáceas unialgais para identificação morfológica e análise molecular. Os resultados indicaram o isolamento de três espécies de diatomáceas epilíticas ecologicamente importantes, identificadas molecularmente como Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing, Sellaphora seminulum (Grunow) D.G.Mann e Eolimna minima (Grunow) Lange-Bertalot. A comparação das sequências com o banco de dados do GenBank auxiliou na identificação morfológica, sendo que o gene rbcL apresentou melhor capacidade discriminatória para as três espécies sequenciadas. Este estudo contribui para aumentar os dados moleculares de espécies de diatomáceas disponíveis nas bases de dados, destacando o uso da abordagem molecular como ferramenta taxonômica complementar para avaliar a qualidade da água de sistemas lóticos subtropicais e temperados brasileiros.

Aluno: Carla Giselda Heinrich

Categoria: Mestrado

Orientador: Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Coorientador: Drª. Lisianne Brittes Benitez

Período: 2019-2021

Linha 3: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Espécies isoladas de algas diatomáceas epilíticas identificadas morfologicamente como Gomphonema parvulum(A1-A2), Sellaphora seminulum (B1-B2) e Eolimna minima (C1-C2). A1,B1,C1 (céluas vivas)  A2, B2, C2 (frustúlas oxidadas). Escala 10 μm.

Minera

Mineração de Dados aplicada para a redução dos impactos ambientais e de segurança do trabalho na coleta de resíduos sólidos urbanos

Resumo: O objetivo desta pesquisa é reduzir os impactos ambientais e de segurança do trabalho gerados pela coleta dos resíduos sólidos urbanos (RSU), através da otimização dos roteiros de coleta. Esta otimização será realizada por meio da Mineração de Dados (MD) e do desenvolvimento de um software, capaz de gerenciar as melhores opções para as rotas de coletas dos caminhões e assim contribuir com a redução das emissões de gases na atmosfera. Os dados foram obtidos por meio de uma empresa prestadora de serviços de coleta dos resíduos localizada no município de Santa Maria - RS, que executa a atividade em diversos municípios no estado do Rio Grande do Sul. As informações relacionadas ao percurso das coletas como quilometragem percorrida, paradas, retorno dos caminhões para as unidades de transbordo e pesagens, foram monitorados e servirão como subsídios de informações para a mineralização dos dados, os quais serão capazes de abastecer o software de gestão para empresas desse segmento.

Período: 2018-2022

Doutoranda: Caroline Ferrão Cipollatto

Orientação: Jorge André ribas Moraes e João Carlos Furtado

Linha 2

Produção de bioetanol

Produção de bioetanol de materiais alternativos

A produção de bioetanol pode ser realizada a partir de várias matérias-primas, açúcares, materiais amiláceos e lignocelulósicos. Nossos estudos envolvem a produção de bioetanol de materiais residuais. Alguns trabalhos de conclusão de mestrado e de doutorado foram conduzidos com biomassa de spirulina, dejeto de gado, farelo de arroz, casca de arroz, caules de tabaco e cascas de mandioca. Os estudos envolveram etapas de pré-tratamento, sacarificação e fermentação. Os pré-tratamentos e sacarificações foram químicos ou enzimáticos e a fermentação foi conduzida com leveduras convencionais e com material modificado geneticamente em parcerias internacionais. Há um grande potencial de pesquisa e inovação nesta área, valorando resíduos para o desenvolvimento de produtos de interesse comercial, e desta forma, dar continuidade a pesquisa com outros materiais alternativos.

Período: 2013 – 2020

Mestrando: Celio Seidel Jr, Amaro de Azevedo, Cristiano Lamb, Leonardo Anacker

Doutorando: Fernando Sansone de Carvalho

Orientação: Rosana Schneider

Linha 3: Microbiologia aplicada a Tecnologia Ambiental 

Wetlands construídos

Floating treatment wetlands integradas a células de combustível microbianas para o tratamento de efluentes urbanos e geração de bioenergia.

Os sistemas Floating Treatment Wetlands (FTWs) podem ser considerados uma variação mais recente na qual macrófitas naturalmente emersas são colocadas em suportes flutuantes em que suas raízes ficam em contato direto com a água sem a presença de um material filtrante, como brita ou areia. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver um sistema de tratamento em escala piloto combinando um primeiro estágio de biofiltro anaeróbio com uma unidade composta por FTWs  incorporadas com células de combustível buscando o tratamento de efluente oriundos de um campus universitário e geração de bioeletricidade. No suporte flutuante, foram adicionadas e monitoradas 5 espécies diferentes de macrófitas, algumas tradicionais e outras ornamentais. No fundo da caixa, uma região mais anóxica e portanto com potencial redox negativo, foram colocados pedaços de grafite para atuar como ânodo, onde bactérias oxidam a matéria orgânica e liberam elétrons para serem transportados por um circuito externo para os cátodos. Mais próximo da superfície, nas raízes de cada uma das espécies, foi colocado um cilindro de grafite para atuar como cátodo e receptor do fluxo de elétrons gerados pela oxidação da matéria orgânica. Durante 6 meses, o sistema foi monitorado quanto ao seu desempenho no tratamento dos efluentes, a absorção e assimilação de poluentes nos tecidos foliares das plantas e a potencial geração de bioenergia (através de medições de diferenças de potencial - ddp) de cada uma das macrófitas empregadas. Foram verificados valores de ddp de até 225 mV, no tratamento do efluente após as duas unidades foram obtidas eficiências de remoção de 71,4%, 90,9%, 8,4% e 11,4% para Demanda Química de Oxigênio (DQO), turbidez, nitrogênio total e fósforo total, respectivamente. Dessa forma, a integração de sistemas FTW com células de combustível microbiana é uma tecnologia promissora, mas que ainda demanda futuros estudos.

Doutorando Gustavo Stolzenberg Colares, 

Mestranda Naira Dell’Osbel, 

Orientação Enio L. Machado

Colaboração:

Pós-doutorado Carlos Lutterbeck, Gislayne A. Oliveira, 

Lucia R. Rodrigues, Carlos P. Bergmann, Diosnel Rodriguez Lopez, Adriane Lawisch Rodriguez, Jan Vymazal.

Linha 1

Valorização de resíduos agroindustriais orgânicos

Desenvolvimento larval e eficiência no processo de tratamento com a espécie Hermetia illucens (L.) (Diptera: Stratiomydae)

A alta taxa de geração de resíduos orgânicos, ligadas principalmente ao crescimento da agroindústria, contribuem para resultados negativos de saúde ambiental e pública. Em geral o descarte indiscriminado, os tratamentos de má qualidade e o uso descontrolado de aterros sanitários refletem as más práticas na gestão, mostrando também um desperdício de energia e nutrientes que poderiam ser usados para atender à crescente demanda por recursos. Há uma necessidade de desenvolver tecnologias potenciais de valorização desse desperdício de resíduos, e com isso o processamento de resíduos orgânicos usando larvas da espécie H. illucens, é um método promissor que atualmente está atraindo interesse de diversos pesquisadores. A utilização das larvas, fornecem uma nova visão nas áreas de práticas sustentáveis de gestão de resíduos, pois seu uso pode superar o resto das tecnologias convencionais atuais, como vermicompostagem e decomposição bacteriana, em termos de custo-efetividade, baixas pegadas ecológicas, alto potencial econômico e podendo gerar diversos produtos de valor agregado, como formulações para ração animal, enzimas bioativas e biofertizantes.

Aluna: Daniela da Costa e Silva

Programa: Tecnologia Ambiental

Doutorado de 2021 a 2025

Orientação: Prof. Dr. Andreas Köhler e Prof. Dr. Diego Prado de Vargas 


Figura 01: Larvas de H. illucens se alimentando de resíduos de laranja e farinha.

Figura 02: Larvas de H. illucens prontas para produção de farinha de inseto.

Compósito de matriz metálica

VALORAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS ATRAVÉS DA PRODUÇÃO DE UM COMPÓSITO DE MATRIZ METÁLICA

A disposição inadequada de resíduos industriais e de consumo no meio ambiente é uma prática incorreta e ainda realizada nos dias atuais. A pesquisa desenvolvida ao longo de 2017 e 2018 teve como objetivo avaliar a incorporação de um resíduo agroindustrial (cinza da casca de arroz) em resíduos de alumínio (latas de bebidas e resíduo de indústria metalúrgica) produzindo um compósito de matriz metálica. A cinza de casca de arroz é um produto que apresenta sílica com alto grau de pureza, em torno de 90%. Através da técnica de fundição por agitação, a cinza da casca de arroz foi incorporada à matriz de alumínio. Análises em microscópio óptico e eletrônico de varredura foram realizadas confirmando a introdução do reforço na matriz. Para investigar as propriedades deste compósito, testes de dureza, força de impacto e de densidade foram efetuados, comprovando a melhora das propriedades deste material. 

Palavras-chave: arroz; cinza da casca de arroz; alumínio; resíduos; compósito de matriz metálica.

Mestranda:Doris Sippel Dörr

Orientador: Prof. Dr. Jorge André Ribas Moraes

Co-orientadora: Profa. Dra. Adriane de Assis Lawisch Rodrigues

Eletroflotação por membrana cerâmica

Tratamento de efluentes por métodos eletroquímicos: desenvolvimento de um sistema de eletroflotação compartimentalizado por membrana cerâmica

A geração de efluentes pelos diversos setores industriais existentes na atualidade caracteriza-se como um problema ambiental importante. Nesse sentido, a pesquisa e desenvolvimento de novos processos de tratamento eficazes e eficientes é área de grande interesse para a Tecnologia Ambiental. Dentre os temas de maior destaque nos últimos anos cabe destacar os processos biológicos e os processos oxidativos avançados (POAs). Além dessas tecnologias, os métodos eletroquímicos vêm recebendo atenção recentemente devido as suas vantagens. A eletrocoagulação, combinada com a eletroflotação, está entre as técnicas mais promissoras por permitir a geração de agentes coagulantes e oxidantes in situ, os quais contribuem para a separação e degradação de contaminantes presentes no efluente. Neste trabalho está sendo desenvolvido um sistema versátil e compacto, utilizando eletrodos ativos de ferro, visando o tratamento tanto de efluentes urbanos como industriais. Nesse sistema as câmaras anódica e catódica são separadas por membranas cerâmicas, o que garante que o efluente na etapa de coagulação não se mistura com o da etapa de flotação, buscando assim permitir uma melhor remoção dos contaminantes. O design do sistema foi elaborado considerando a otimização da formação dos flocos através do tempo de detenção hidráulico na câmara anódica, bem como flotação dos flocos na câmara catódica, totalizando volume útil de 10 L com 6 câmaras eletrolíticas sequenciais. 

Mestrando: Eduardo Ezequiel Antunes Sosa

Orientadores: Prof. Dr. Ênio Leandro Machado e Profa. Dra. Adriane de Assis Lawisch Rodríguez

Período: 2020 a 2022

Figura 1 - Esquema simplificado do processo de eletrocoagulação

Pirólise de resíduos

Pirólise de passivo de aterro de resíduos industriais

Neste estudo foi avaliada a capacidade de produção de carvão a partir de resíduos Classe IIA aterrados em uma Fundação de Proteção Ambiental na região central do Estado do Rio Grande  do Sul. As amostras foram compostas (em proporção massa/massa) por 40% de plástico, 25% de papel/papelão, 25% de espumas e borrachas sintéticas e 10% de tecido de algodão e tripas de celulose. Empregou-se técnica de pirólise de baixa temperatura (350ºC) com uma rampa de aquecimento de 2,70ºC min-1 e com tempo de residência de 30 minutos. Os experimentos foram feitos com e sem catalisador, tendo 25% de catalisador constituído de argila vermelha. Nas amostras brutas e pirolisadas foram avaliados o Poder Calorífico Inferior (PCI), Poder Calorífico Superior (PCS) e Poder Calorífico Útil (PCU). Nas mesmas amostras também foram caracterizados carbono orgânico, teor de cinzas, cloretos, bem como, alumínio, antimônio, bário, cádmio, cálcio, chumbo, cobalto, cobre, cromo total, ferro, magnésio, manganês, níquel, potássio, prata, sódio e zinco. As amostras pirolisadas com catalisador apresentaram valores de PCU de 5473 kcal kg-1, tendo característica interessante para geração de energia. Porém a presença de metais pesados, especialmente Ni e Cr, merecem atenção quanto ao uso como combustível. A potencialidade para formulação de adubos também é crítica, sendo discutida na presente pesquisa.

Mestrando: Fabrício Weiss

Linha 2: Revalorização, Tratamento e Disposição de Resíduos Sólidos e Emissões Atmosféricas

Período: 2018 à 2020

Resíduos sólidos industriais

GERENCIAMENTO COLETIVO DE RESÍDUOS SÓLIDOS INDUSTRIAIS

O gerenciamento coletivo de resíduos sólidos industriais (RSI) é uma alternativa que visa a redução de custos e simplificação de atendimento a requisitos legais. Para unir esforços na gestão de RSI, conglomerados industriais têm se instalado em distritos onde desenvolvem suas atividades e gerenciam seus resíduos de forma coletiva, numa espécie de simbiose que traz benefícios ambientais e econômicos. Este artigo teve como objetivo realizar uma revisão sistemática sobre alguns clusters industriais brasileiros e o gerenciamento coletivo de seus resíduos. Foram pesquisadas publicações e autores de referência utilizando duas combinações de expressões chave: “Avaliação de Ciclo de Vida + Simbiose Industrial” e “Gerenciamento de Resíduos + Indústria do Tabaco”. O primeiro tema apresentou-se mais atual, com maior quantidade de publicações oriundas do continente europeu. O segundo tema apresenta-se mais constante, sem grandes variações no número de publicações, destacando-se os Estados Unidos como origem dos autores referência. As conclusões apontam tendência de expansão dos estudos acerca da  Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) e a consolidação do conceito de simbiose industrial. Com relação à gestão de resíduos da indústria do tabaco, a abordagem foca nos malefícios do cigarro à saúde e o problema dos resíduos pós consumo (bitucas).

Mestrando: Fausto Lopes Duarte Muller

Orientadores:

Enio Machado

Jorge André Ribas Moraes

Período: 2019-2020

Alumínio reciclado para fita condutora

DESENVOLVIMENTO DE UMA FITA CONDUTORA DE CORRENTE ELÉTRICA A PARTIR DE ALUMÍNIO RECICLADO COM POTENCIALIDADE DE APLICAÇÃO NA INTERCONEXÃO DE CÉLULAS SOLARES NA MONTAGEM DE MÓDULOS FOTOVOLTAICOS.

Esta pesquisa teve como objetivo obter uma fita condutora de corrente elétrica, a partir de alumínio secundário oriundo da reciclagem de latas de alumínio, visando sua aplicação como barramento condutor de energia elétrica para realizar a conexão de conjuntos de células solares na montagem de módulos fotovoltaicos. A produção da fita condutora de corrente elétrica, ocorreu com o processo de fundição por gravidade e posterior escoamento em uma coquilha, projetada especificamente para o experimento. Adicionou-se elementos ao alumínio fundido como Cu e Mg para avaliar se haveriam melhorias nas propriedades das ligas, obtendo-se então, três ligas como amostras: (A) liga à base de alumínio secundário; (B) liga Al - Cu; (C) liga Al – Cu - Mg. Com o propósito de reduzir a espessura da fita para 0,5 mm, realizou-se o processo de laminação à frio. Ocorreram quatro (04) passes de laminação, onde a espessura inicial foi de 4,04 mm, resultando em uma redução de 85,4 % da espessura inicial, alcançando (0,59 + ou - 0,04) mm de espessura final. Após cada passe de laminação foi aplicado o processo de recozimento para restaurar as propriedades do material para os passes seguintes. Realizou-se os seguintes ensaios: análise química, micrografia ótica e Espectroscopia Dispersiva de Comprimento de Onda (WDS), microdureza Vickers, tração, nível de encruamento, anisotropia e condutividade elétrica. Em relação à microdureza, as amostras mostraram-se frágeis, com elevada ductibilidade, baixa região plástica com limite de resistência à tração próximo ao ponto de estricção. A condutividade apresentou resultados entre 45,96 e 47,67 IACS (International Annealed Copper Standard). Concluiu-se que o resultado obtido pela pesquisa foi satisfatório em relação ao objetivo de produzir uma fita com utilização de alumínio reciclado com espessura de aproximadamente 0,5 mm e avaliar suas propriedades de condutividade elétrica. 

Doutorando: Gilson Gilmar Holzschuh

Orientador: Prof. Dr. Jorge André Ribas Moraes – UNISC

Co-orientador: Prof. Dr. Sergio Bosato Garcia – PUC/RS

Águas de abastecimento

Análise e tratamento de águas de superfície com potencial para ocorrência de bloom de microalgas

A ocorrência de bloom de microalgas/algas em águas de superfície se deve a existência de excesso de nutrientes e condições climáticas favoráveis. A análise de parâmetros físico-químicos, assim como de Geosmina e 2-metil isoborneol pode auxiliar no reconhecimento das condições tróficas da água. Este conhecimento é importante para avaliar lagos naturais ou artificiais, dos quais são captadas águas para consumo humano em regiões urbanas. Para tratamento destas águas superficiais foi desenvolvido sistemas Algal turf scrubber piloto em um Lago de captação de águas e em laboratório. Em laboratório foram testadas condições de fixação do perifíton em diferentes substratos naturais e artificiais além de estudar as condições nutricionais para ocorrer a proliferação das espécies e formação de biomassa. Estes estudos auxiliam no entendimento do sequestro de nutrientes pelo perifíton no sistema.

Período: 2015 – 2020

Mestrando: Felipe Martini, Helena Wilges, Mariana Berlt

Linha 4: Microbiologia aplicada a Tecnologia Ambiental 

Informações tecnológicas ambientais

PATENTES COMO FONTE DE INFORMAÇÃO TECNOLÓGICA PARA O APRIMORAMENTO DE PESQUISAS NA ÁREA DE TECNOLOGIA AMBIENTAL

Resumo: O projeto busca identificar e promover o uso de informações tecnológicas contidas em documentos de patentes, focado na área ambiental, mais especificamente em tecnologias limpas. Na primeira etapa verificou-se através de um estudo bibliométrico a relação existente entre os temas abordados, seguidos pela identificação do uso prático por pesquisadores da área com relação a tais informações. Nessa etapa da pesquisa vamos identificar quais os gargalos existentes, levantando os métodos mais utilizados e avaliando as interfaces entre informações existentes e resultados esperados. Como sequência do estudo planeja-se a elaboração ou adaptação de uma metodologia para coletar as informações contidas nos documentos de patentes, especialmente voltadas para a área de tecnologias limpas. Ao final, espera-se disponibilizar um modelo de coleta e uso de tais informações que permita incentivar o avanço tecnológico na área e reduzir custos com tempo e investimentos nas pesquisas acadêmicas e científicas.

Período: 2020 - 2024

Doutoranda: Isabel Grunevald

Orientadores: Liane Kipper e Jorge André R Moraes

Linha 2

Dunaliella salina x efluente

Produção de Dunaliella salina em meios alternativos buscando o desenvolvimento de bioprodutos

A Dunaliella salina vem sendo estudada como sendo a principal microalga capaz de acumular uma quantidade significativa de betacaroteno, podendo chegar a 10% de seu peso seco, quando cultivada sob condições de estresse abiótico. Também é capaz de desenvolver estratégias adaptativas, sobrevivendo em ambientes aquáticos com altas concentrações de sal e tendo potencial para biorremediar efluentes. Nesta pesquisa estamos utilizando efluente de laticínios, bem como, soro de leite como nutrientes para o crescimento desta microalga. Com base nos resultados encontrados será possível buscar o aproveitamento da biomassa para alimentação ou em uma biorrefinaria, recuperando vários compostos em sequência. Esta pesquisa tem grande potencial de se tornar um empreendimento.

Período: 2019 – 2024

Mestrando: Jennifer Julich

Doutorando: Gleison Celente

Orientação:

Rosana de Cassia de Souza Schneider
Tiele Medianeira Rizzetti

Colaboração: Lisianne B Benitez

Yixing Sui (Universidade de Greenwich - Reino Unido)

Linha 3: Microbiologia aplicada a Tecnologia Ambiental

Ecotoxicologia em análise de solos

AVALIAÇÃO DOS SOLOS NO CULTIVO DE TABACO EM DIFERENTES MANEJOS AGRÍCOLAS UTILIZANDO ENSAIOS ECOTOXICOLÓGICOS COM Daphnia magna (STRAUS, 1820)

O tabaco (Nicotiana tabacum L., 1753) é mundialmente cultivado com fins comerciais, sendo o Brasil um de seus maiores produtores e exportadores. Sua produção está concentrada na Região Sul, destacando-se o estado do Rio Grande do Sul como o maior produtor brasileiro. Durante as etapas do seu cultivo, assim como em outros plantios, é realizado o emprego de algumas substâncias químicas na agricultura, como os agrotóxicos, inseticidas e fertilizantes, com o intuito de maximizarem o rendimento das culturas. Nesse sentido, o monitoramento ambiental da qualidade dos solos se faz necessário, uma vez que permite analisar o impacto ocasionado na qualidade ambiental, que afeta não só o rendimento da área de cultivo, mas também todos os ecossistemas e recursos naturais adjacentes. Desse modo, a Ecotoxicologia surge como uma importante ferramenta de biomonitoramento, podendo ser utilizada para avaliar os impactos desses contaminantes no meio ambiente. Esta é voltada para a solução prática de um problema ambiental promovendo a sustentabilidade, tendo enfoque no monitoramento ambiental, buscando a preservação e conservação dos ecossistemas. O presente estudo foi realizado com produtores agrícolas residentes em duas importantes cidades produtoras de tabaco no estado: Sinimbu e Canguçu, RS, Brasil. E teve como objetivo a avaliação da toxicidade dos solos no plantio de tabaco, avaliando doze propriedades divididas em três diferentes manejos de cultivo: cultivo convencional, cultivo semi-orgânico e cultivo orgânico, durante três fases de crescimento do cultivo do tabaco.

ALUNO: Karla Puntel Rosa

- Mestrando:  fevereiro/2019 até fevereiro/2021

ORIENTAÇÃO: Professor Dr. Andreas Köhler e Professor Eduardo Alexis Lobo Alcayaga.

LINHA PPGTA: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Figura . Metodologia utilizada para a coleta (1, 2 e 3) e processamento (4, 5 e 6) das amostras utilizadas nos bioensaios.

Fonte: CAMPOS et al., 2018

Produção de biopolímeros

Produção de PHB à partir de materiais alternativos e microrganismos isolados na região

A pesquisa objetiva o desenvolvimento de alternativas tecnológicas, inovadoras e de baixo custo, voltadas e aplicadas a sustentabilidade ambiental. Dentre as pesquisas realizadas citamos a prospecção de microrganismos para produção de poli-3-hidroxibutirato a partir da biomassa residual da produção de biodiesel, tabaco e microalgas (entre outros resíduos da região). Este polímero é biodegradável e desponta como uma alternativa à produção atual de plásticos produzidos à base de petróleo, os quais são usados indiscriminadamente e descartados inadequadamente provocando sérios impactos ambientais. 

Período: 2017 – 2020

Mestrandos: Leonardo Bastos Moraes, Eliana Betina Werlang. 

Orientação: Maria Viviane Gomes Muller

Colaboração: Rosana de Cassia de Souza Schneider

Biorremediação de agrotóxicos

Remoção de agrotóxicos de águas superficiais empregando microalgas em diferentes biorreatores

A aplicação de agrotóxicos na agricultura gera muitos benefícios para o agronegócio, no entanto, se usados de maneira indiscriminada podem gerar  impactos ambientais. Esses compostos podem ser encontrados na água devido ao escoamento de aplicações agrícolas, industriais e domésticas. Atualmente, existem metodologias de remediação que usam microrganismos para a remoção de moléculas poluentes de águas devido ao baixo custo e pela alta eficiência de remoção. Até o momento, as pesquisas realizadas na linha 4  avaliaram a  eficiência de microalgas para a remoção dos agrotóxicos atrazina, bifentrina e clomazone em águas superficiais, empregando diferentes fotobiorreatores e condições nutricionais. Os resultados de remoção demonstram ser promissores para o uso desta tecnologia, uma vez que uma alta taxa de remoção foi verificada  em todos os procedimentos. Além da potencialidade do uso de microalgas, o emprego de equipamentos cromatográficos acoplados à espectrometria de massas, GC-MS e LC-MS, permitem a determinação desses poluentes em baixas concentrações

Mestrandas: Luana Bertold y Castro e Letícia Weis

Orientação: Rosana Schneider , Tiele Medianeira Rizzetti

Colaboração: Michele Hoeltz, Lisianne B Benitez

Período: 2017 à 2021

Linha 4

Biomassa de microalgas

Desenvolvimento de bioprodutos a partir de biomassa de microalgas

A pesquisa visou a caracterização de uma biomassa residual proveniente de um processo de biorremediação de águas superficiais, considerando que microrganismos presentes neste processo além de sequestrar nutrientes, também apresentam uma biomassa com alto valor agregado. Para tanto, realizou-se a caracterização química da biomassa e a separação de compostos de interesse para a indústria. Além disso, o conhecimento científico e tecnológico construído nesta pesquisa, são uma possibilidade de transformar estes bioprodutos em serviços para o desenvolvimento econômico da sociedade, com um olhar pautado nas questões ambientais, focando em um processo de produção mais limpa. 

Período: 2017 - 2021

Doutoranda: Maira Priscilla de Souza

Orientadoras: Rosana C S Schneider e Lisianne Brittes Benitez

Linha 4: Microbiologia aplicada à tecnologia ambiental

Índice de qualidade de solos

Desenvolvimento de um índice de qualidade do solo para avaliação de sistemas de cultivo agrícola no Sul do Brasil

A adoção de manejo conservacionista é essencial para produzir alimentos sem degradar a qualidade do solo e o funcionamento do ecossistema. Índices de Qualidade do Solo (IQS’s) são ferramentas que podem auxiliar produtores a adotar práticas que preservem ou melhorem as características do solo. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo comparar seis estratégias de determinação de IQS’s com diferentes graus de complexidade, visando identificar o método mais simples para integrar uma ferramenta tecnológica, eficaz, tecnicamente viável e ágil, para avaliação da QS, visando contribuir em melhorias do manejo sustentável do solo para a produção agrícola no Sul do Brasil. As coletas foram realizadas em três locais (PC1, PC2 e PC3), em três sistemas, Mata Nativa (MN), Sistema de Plantio Convencional (SPC) Sistema de Plantio Direto (SPD). A caracterização da QS foi feita através de três conjunto de dados: Conjunto de dados total (CD-T) com 30 indicadores; Conjunto de dados reduzido através de técnica multivariada da Análise de Componentes Principais (CD-PCA), com 7 indicadores; e Conjunto de Dados Baseado em Literatura e opinião de especialistas (CD-LE), com cinco indicadores; e dois sistemas de adição: adição simples (IQS-1, IQS-3 IQS-5) e adição ponderada (IQS-2, IQS-4 IQS-6). Todos os IQS’s detectaram com eficiência as alterações de qualidade do solo nos diferentes sistemas estudados. A abordagem de redução do conjunto de dados para determinar a IQS, entre os diferentes usos do solo, confirmou que o método mais simples IQS-6 é tão eficaz quanto os métodos mais complexos (IQS-1, IQS-2, IQS-3 IQS-4,). Desta forma, a estratégia de utilizar o IQS ponderado com número reduzido de indicadores de solos: pH, fósforo, diagnóstico rápido da estrutura do solo, densidade relativa do Solo e carbono orgânico total, pode ser utilizado como protocolo para a implementação de uma ferramenta eficaz, com viabilidade técnica e ágil. Os resultados demonstraram que a MN possui maior qualidade ambiental dos solos, sendo que os sistemas de cultivo apresentaram degradação ambiental, principalmente nas características físicas e biológicas. 

Aluno: Luis Fernando Marion

Categoria: Doutorado

Orientador: Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Período: 2016-2021

Linha 3: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Etapas do desenvolvimento dos Indicadores de Qualidade do Solo (IQS’s), adaptado de Cherubin et al. (2016).

CHERUBIN, M. R. et al. Soil quality indexing strategies for evaluating sugarcane expansion in Brazil. PLoS ONE, 1(3): 1–26, 2016.

Preservação de recursos naturais

Eficiência da implantação das áreas de preservação de recursos hídricos na Bacia Hidrográfica do Arroio Andréas, Município de Vera Cruz, RS, Brasil.

A pesquisa foi realizada em uma área de remanescente da floresta estacional decidual em 20 locais de amostragem (nascentes e áreas ribeirinhas), pertencente ao Projeto "Protetor das Águas" na Bacia Hidrográfica do Arroio Andreas, RS, Brasil, estabelecidas através do Pagamento por Serviços Ambientais (PSA). A pesquisa teve como objetivo determinar os grupos florísticos que caracterizam a área de estudo, quantificar os parâmetros fitossociológicos das espécies e sua relação com as áreas estudadas, e suas interações com a avifauna e mastofauna associadas com a dinâmica de regeneração natural dos remanescentes florestais. Foram observadas um total de 101 espécies arbóreas, 192 entre ervas e arbustos, 194 de aves e 44  espécies de mamíferos. A diversidade da flora está diretamente associada ao agente dispersante, que corresponde exclusivamente aos animais, sendo as principais fontes alimentares da grande maioria da avifauna e mastofauna da região, contribuindo para sua rápida dispersão, além de serem plantas de rápido crescimento, caracterizando a fisionomia florestal da região estudada. O monitoramento químico, físico e microbiológico da qualidade da água, antes da implementação do PSA, em comparação com estudos recentes realizados nessas nascentes, demonstrou a eficiência do PSA para a melhora da qualidade da água, considerando que as nascentes da Bacia do Arroio Andreas apresentaram níveis crescentes de qualidade da água em até 73%, caracterizados como "águas de boa qualidade". Esses resultados destacam o PSA como uma importante ferramenta de política pública ambiental para o desenvolvimento sustentável.

Aluno: Nilmar Azevedo de Melo

Categoria: Doutorado

Orientador: Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Período: 2016-2020

Linha 3: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Espécies de mamíferos representativos pela sua ocorrência na Bacia do Arroio Andreas, RS. a) Sapajus nigritus nigritus (macaco-prego); b) Alouatta guariba clamitans (bugio-ruivo); c) Didelphis marsupialis (gambá-comum); d) Procyon cancrivorus (mão-pelada); e) Dasypus novemcinctus (tatu-galinha); f) Eptesicus diminutus (morcego-marrom-diminuto); g) Oligoryzomys flavescens (rato-do-arroz); h) Guerlinguetus henseli (serelepe).

Ecotoxicologia

Avaliação do estado ecológico de sistemas lóticos subtropicais e temperados brasileiros para determinação de sítios de referência na Bacia Hidrográfica do Arroio Andréas, Município de Vera Cruz, RS, Brasil

Esta pesquisa teve como objetivo determinar sítios de referência em sistemas lóticos do sul do Brasil, utilizando o Índice Trófico de Qualidade da Água (ITQA), baseado em comunidades de diatomáceas epilíticas. No período de 2012 e 2016, 140 amostras de diatomáceas epilíticas de sete locais de amostragem na área de nascente da Bacia Hidrográfica do Arroio Andreas, Município de Vera Cruz, RS, Brasil, foram analisadas trimestralmente. Da mesma forma, a partir de 2012 até 2014, amostras mensais de água nesses locais de amostragem foram coletadas para determinação de parâmetros físico-químicos e microbiológicos, como temperatura da água, pH, turbidez, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, nitrato, fosfato, sólidos totais dissolvidos e coliformes fecais. Os resultados indicaram a ocorrência de dois grupos de amostras de diatomáceas com diferenças significativas (p<0,05). O Grupo 1 (locais de amostragem P1, P4 e P5) foi classificado na categoria oligotrófica com um ITQA médio de 1,3 ± 0,2, enquanto o Grupo 2 (locais de amostragem P2, P3, P6 e P7) foi classificado na categoria β-mesotrófica com um valor médio de 2,0 ± 0,4.  As espécies representantes de águas oligotróficas em toda a série temporal, foram Platessa hustedtii (Krasske) Lange-Bertalot e Achnanthidium minutissimum (Kützing) Czarnecki, sendo que esta última foi comum aos dois grupos de amostragem, demonstrando ser representante de águas oligotróficas a mesotróficas. Assim, propusemos o limite superior do primeiro intervalo da escala de pontuação do ITQA, igual a 1,5, como valor de referência para diferenciar os limites entre o estado ecológico “alto” e “bom” para determinar “sítios de referência” em sistemas aquáticos de regiões subtropicais e temperadas brasileiras em sistemas aquáticos. A avaliação física, química e microbiológica da qualidade da água dá suporte a esta proposta, na medida em que os resultados indicaram uma melhoria significativa na qualidade da água, classificando os locais de amostragem P1, P4 e P5 como de boa qualidade adequados para usos múltiplos.

Aluno: Núbia Cristina Weber Freitas

Categoria: Doutorado

Orientador: Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Período: 2016-2020

Linha 3: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Fotomicrografias das espécies de diatomáceas que caracterizaram os grupos G1 (nível “Oligotrófico” - poluição desprezível) e G2 (nível “β-mesotrófico” - poluição moderada) na Bacia Hidrográfica do Arroio Andreas, RS, no período 2012 a 2016.

Degradação de POPs

DEGRADAÇÃO DE POLUENTES PERSISTENTES ATRAVÉS DA UTILIZAÇÃO DE FERRO ZERO-VALENTE NANOESTRUTURADO E FERRO-NÍQUEL SUPORTADOS

O uso de compostos químicos, que não participam dos ciclos biogeoquímicos naturais, causa diversos efeitos deletérios comprometendo todos os níveis tróficos. Entre esses compostos estão os organoclorados e os antibióticos por sua persistência e alta toxicidade. Majoritariamente compostos persistentes apresentam alta resistência à degradação química e biológica. O presente trabalho objetivou a degradação de dois compostos persistentes, sendo eles, Percloroetileno (Organoclorado) e Sulfametoxazol (Antibiótico), em diferentes matrizes (solo e efluentes líquidos). Para tanto fez-se uso de partículas de ferro-zero valente e ferro-níquel em diferentes sistemas, visando a degradação/redução destes poluentes. Para a degradação do Percloroetileno (PCE) os experimentos foram conduzidos por processo eletrocinético com adição de nanopartículas de Ferro Zero-Valente (FZVn) combinando processos de oxidação química, com persulfato de sódio catalisado por FZVn (PS + nZVI). A degradação do PCE e seus subprodutos foi monitorados por espectrofotometria UV-Visível, Carbono Orgânico Total (TOC), Cromatografia Gasosa e análise de íons cloreto. Os resultados dos testes eletrocinéticos com o FZVn mostraram redução de 99% na concentração de PCE e seus subprodutos.  A degradação/remoção do Sulfametoxazol (SMX) em efluente sintético, foi realizada através da utilização de catalisadores a base de Ferro Zero-Valente (FZVn) e Ferro-Níquel (Fe/Ni) nanoestruturados em solução e suportados em biochar. Os experimentos de degradação do Sulfametoxazol realizados em batelada demonstraram remoção total do contaminante na faixa pH 3 para ambos catalisadores. Observou-se a formação prioritária de um subproduto de redução o qual foi identificado como 4-amino-N-(1-amino-3-oxobut-1-enyl)benzenosulfonamida (b-aminoenona), possibilitando a proposição da rota de redução do sulfametoxazol. Ressalta-se que este trabalho fez parte dos projetos AVALIACAO DA REDUÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL, NO DESENVOLVIMENTO DE NOVOS MATERIAIS APLICADOS AS TECNOLOGIAS AMBIENTAIS, A PARTIR DA VALORAÇÃO DE RESÍDUOS EM MATRIZ CERÂMICA –  CNPq Universal, que tem por objetivo a avaliação da redução do impacto ambiental, no desenvolvimento de novos materiais aplicados às tecnologias ambientais, a partir da valoração de resíduos em matriz cerâmica e biochar; e ESTUDO DE RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS COM A UTILIZAÇÃO DE PARTÍCULAS NANOESTRUTURADAS – CAPES – FCT, o qual objetiva produzir nanopartículas a base de ferro zero valente, com e sem dopagem com catalisadores como Ni, Pd e Zn, que possam ser utilizadas na forma de pó ou suportadas em materiais porosos, suas caracterizações e aplicações em tecnologia ambiental, bem como o intercâmbio de conhecimento através de missões de trabalho entre Brasil e Portugal. Salienta-se ainda que ambos projetos contam com parceria da Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS e o segundo com parceria também da Universidade de Aveiro – UA, localizada em Aveiro, Portugal.

Doutorando: Rafael Martins da Silva

Período: 2017-2021

Orientação:

Adriane Lawisch Rodriguez 
Diosnel Antonio Rodriguez Lopez

Colaboração:

Luís Antonio da Cruz Tarelho – Orientadora Externo – Bolsa de Pós Graduação de Doutorado Sanduíche no Exterior

Linha:

2.Revalorização, Tratamento e Disposição de Resíduos Sólidos
3.Tecnologias de Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias

Figura 1 - Espuma Vitrea (Material Cerâmico de suporte)

Figura 2 - Ferro Zero Valente nanoestruturado (FZVn)

Figura 3 - Síntese das partículas a base de Ferro Zero Valente nanoestruturado

Figura 4 - Sistema Eletrocinético utilizado na degradação do Percloroetileno com adição das partículas de FZVn

Figura 5 - Espectros de degradação de PCE na região do espectro de UV com λmin = 190 nm e λmax = 250 nm durante os testes de oxidação FZVn+PS.

Figura 6 - Biochar produzido em diferentes tamanhos

Figura 7 - Degradação/redução do SMX em diferentes faixas de pH através das particulas de FZVn

Qualidade da água

Desenvolvimento de um índice de qualidade da água (IQA) para abastecimento público na Região do Vale do Rio Pardo, RS, Brasil

Esta pesquisa teve como objetivo desenvolver um índice de qualidade da água para abastecimento público na Região do Vale do Rio Pardo, RS, Brasil, IQA-VRP, utilizando o banco de dados da 13ª Coordenadoria Regional de Saúde, totalizando 1175 amostras. Um processo de filtragem resultou em 285 amostras com as variáveis Cloro residual livre, turbidez, cor aparente, pH, fluoretos, coliformes totais e Escherichia coli. Para fins de potabilidade, foi utilizado o Índice de Qualidade da Água desenvolvido pela Companhia de Saneamento de Goiás, Brasil. Realizamos uma calibração multivariada dos pesos de importância dos parâmetros incluídos no índice original, resultando no IQA-VRP. Comparando as medianas dos dois índices, verificou-se que houve diferenças significativas (p<0,05), qualificando o IQA-VRP como mais restritivo. Os resultados indicaram que 89,8% das amostras foram classificadas como produtos não conformes pelo IQA-VRP, enquanto 10,2% foram classificadas como produtos conformes, e das 285 amostras analisadas, 72 amostras de cloro, 12 de coliformes totais, 5 de E. coli, 2 de cor, 200 de flúor e 26 de pH, estavam abaixo ou acima dos valores mínimos ou máximos exigidos pela legislação brasileira. O pH e o flúor correspondem às variáveis críticas da região de estudo, pois foram os parâmetros que apresentaram os maiores aumentos nos pesos relativos comparando o índice original com o calibrado. Esses resultados confirmam o uso do IQA-VRP como ferramenta eficiente para avaliar a qualidade da água potável em sistemas lóticos subtropicais e temperados brasileiros.

Aluno: Rodrigo Augusto Klamt

Categoria: Doutorado

Orientador: Dr. Adilson Ben da Costa

Coorientador: Dr. Eduardo Lobo Alcayaga

Período: 2017-2021

Linha 3: Gestão e Manejo de Recursos Naturais

Gráfico bivariado dos componentes principais PC1 e PC2, dos dados abióticos medidos em 285 amostras do banco de dados da 13ª Coordenadoria Regional de Saúde, nos anos 2016 e 2017, nos municípios de Vale Verde (cor azul) e Vale do Sol (cor vermelha), RS. E. Coli (Escherichia coli - NMP 100 mL-1), C. Totais (Coliformes totais - NMP 100 mL-1), Fluoreto (mg L-1), Cor (uH), pH (pH), C. Residual (Cloro residual livre -  mg L-1), Turbidez (UNT). 

Produção de bioeletricidade

UTILIZAÇÃO DE SISTEMAS FOTOBIOELETROQUÍMICOS PARA GERAÇÃO DE BIOELETRICIDADE E BIORREMEDIAÇÃO DE EFLUENTES

A crise global de energia impulsionou as pesquisas envolvendo o uso de tecnologias mais limpas com o objetivo de prevenir ou minimizar problemas ambientais. Os sistemas foto-bioeletroquímicos (FBES), são uma inovação tecnológica que se constituem em uma alternativa para a recuperação de energia, e ainda proporcionam a biorremediação de águas residuárias e a produção de biomassa com potencial biotecnológico para a produção de compostos de alto valor agregado. As células de combustível microbianas fotossintéticas (PMFCs), um tipo de FBES que combina microrganismos (fungos e bactérias) com organismos fotossintéticos (microalgas e macroalgas), são uma abordagem eficiente e sustentável para gerar bioeletricidade, tratar águas residuárias e produzir compostos de alto valor agregado simultaneamente. A pesquisa desenvolveu e vem aperfeiçoando um sistema foto-bioeletroquímico que usa células de combustível microbianas fotossintéticas (PMFCs), combinando bactérias e microalgas, para avaliar a geração de bioeletricidade e a biorremediação de poluentes orgânicos em efluentes domésticos e industriais. Desenvolvimentos futuros neste estudo incluem o aumento de escala do equipamento e novas estratégias de associação entre diferentes microrganismos, visando maior rendimento na produção de bioenergias e na efetividade da biorremediação de matéria orgânica e de moléculas poluentes.

PERÍODO: 2019 - 2025

ALUNOS:

-Doutorandos: Vanessa Rosana Ribeiro; Marcondes M. Pacheco????

ORIENTAÇÃO: Profas. Lisianne Brittes Benitez e Rosana Schneider

LINHA: Microbiologia Aplicada à Tecnologia Ambiental

Figura 1: Sistema MMFC: sinergia entre bactérias e microalgas para geração de bioeletricidade e biorremediação de efluente