Uso de Chlorella vulgaris em tratamento de águas residuárias associado à produção de biodiesel - um estudo computacional a partir do caso do rio Tietê, São Paulo
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/41893 |
Resumo: | Este trabalho consiste em uma simulação simplificada do crescimento da microalga Chlorella vulgaris utilizando-se de água de águas residuárias urbanas como substrato. Além disto, considera também os gastos com a construção de uma estação de tratamento de efluentes (ETE) que se utilize destas microalgas na limpeza das águas residuárias e os lucros obtidos de seus derivados. Para tanto, foram coletados dados secundários, oriundos de literatura científica e documentos oficiais do governo do estado de São Paulo. Estes dados foram utilizados em associação com as equações de Michaelis-menten para o crescimento microbiológico e o software COMSOL Multiphysics, em sua Versão 5.3 para permitir as simulações de desenvolvimento das algas. Para o estudo de caso foram utilizados dados sobre as concentrações de nitrogênio e fósforo presentes em quatro pontos do Rio Tietê, coletados e disponibilizados on-line pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). Os resultados encontrados indicam boa capacidade de remoção de nitrogênio por parte da cultura de C. vulgaris, embora a remoção de fósforo não tenha sido satisfatória. Além disso, os indicadores econômicos escolhidos revelam que pontos mais próximos de centros urbanos seriam capazes de retornar lucro ao estado com a venda de biocombustíveis, tornando-se uma opção possivelmente atrativa ao tratamento convencional de águas residuárias. Por fim, o trabalho traz em sua conclusão as dificuldades encontradas durante a sua construção, muito em parte devido à variabilidade dos processos biológicos; este estudo ressalta, também, a deficiência de estudos econômicos mais robustos quanto à cultura de algas em território brasileiro. |
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Estes dados foram utilizados em associação com as equações de Michaelis-menten para o crescimento microbiológico e o software COMSOL Multiphysics, em sua Versão 5.3 para permitir as simulações de desenvolvimento das algas. Para o estudo de caso foram utilizados dados sobre as concentrações de nitrogênio e fósforo presentes em quatro pontos do Rio Tietê, coletados e disponibilizados on-line pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). Os resultados encontrados indicam boa capacidade de remoção de nitrogênio por parte da cultura de C. vulgaris, embora a remoção de fósforo não tenha sido satisfatória. Além disso, os indicadores econômicos escolhidos revelam que pontos mais próximos de centros urbanos seriam capazes de retornar lucro ao estado com a venda de biocombustíveis, tornando-se uma opção possivelmente atrativa ao tratamento convencional de águas residuárias. Por fim, o trabalho traz em sua conclusão as dificuldades encontradas durante a sua construção, muito em parte devido à variabilidade dos processos biológicos; este estudo ressalta, também, a deficiência de estudos econômicos mais robustos quanto à cultura de algas em território brasileiro.This document consists of a simplified simulation of the microalgae Chlorella vulgaris growth utilizing urban wastewater as media. It also considers the construction costs of a wastewater treatment plant (WWTP) adapted to utilize such organisms in the process of wastewater cleansing as well as the profits that could come from such treatment. Therefore, secondary data was collected from scientific literature and governmental documents made available on-line by the government of São Paulo. These were used in conjunction with the Michaelis-Menten equations of microbial growth and the software COMSOL Multiphysics, ver. 5.3., in order to allow a visualization of the impacts of growing these specific algae on wastewater. The case study was made utilizing the data collected from the Ambiental Company of the São Paulo Estate (CETESB) and the models inserted in COMSOL to evaluate nitrogen and phosphorus removal triggered by the microalgae’s growth. The results seem to point that C. vulgaris culture is well capable of removing nitrogen to acceptable levels but the phosphorus removal was found inefficient. The resulting economic indicators also seem to point out that investing in this kind of wastewater treatment could be very profitable, despite the lack of analysis by brazilian researchers. Lastly, the document points out its shortcomings, especially When it comes to the simplifications that were needed to allow the simulations to work due the complexity of biological systems.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Ciências e Técnicas NuclearesUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA NUCLEARhttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia nuclearÁguas residuais - PurificaçãoMicroalgaSimulação (Computadores)MicroalgasTratamento de águas residuáriasSimulação computacionalUso de Chlorella vulgaris em tratamento de águas residuárias associado à produção de biodiesel - um estudo computacional a partir do caso do rio Tietê, São Pauloinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALUso de Chlorella vulgaris em tratamento de águas resudiárias associado à produção de biodiesel - Um estudo computacional a partir do caso do Rio Tietê, São Paulo.pdfUso de Chlorella vulgaris em tratamento de águas resudiárias associado à produção de biodiesel - Um estudo computacional a partir do caso do Rio Tietê, São Paulo.pdfapplication/pdf2671962https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/41893/1/Uso%20de%20Chlorella%20vulgaris%20em%20tratamento%20de%20%c3%a1guas%20resudi%c3%a1rias%20associado%20%c3%a0%20produ%c3%a7%c3%a3o%20de%20biodiesel%20-%20Um%20estudo%20computacional%20a%20partir%20do%20caso%20do%20Rio%20Tiet%c3%aa%2c%20S%c3%a3o%20Paulo.pdfc2f81ad66d2e604c5c90a1b61c96c1c4MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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