O tratamento de esgoto sanitário representa grande desafio para o Brasil devido ao crescimento populacional, à falta de infraestrutura em saneamento, ao custo de implantação e de operação, e ao atendimento à legislação ambiental. Sistemas de lodos ativados convencionais e por aeração prolongada foram amplamente utilizados nas estações de tratamento de esgoto (ETE) brasileiras. Entretanto, vários aspectos de projeto, de operação e econômico determinaram a busca por outros processos de tratamento. Reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) aplicados para o tratamento de esgoto sanitário tem se mostrado economicamente vantajoso. No entanto, outros modelos de reatores foram desenvolvidos, visando a redução de custos e a minimização dos problemas operacionais relacionados à manta de lodo. A Bioproj Tecnologia Ambiental Ltda desenvolveu com bastante sucesso e vantagens em relação às tecnologias existentes, dois tipos de reatores com a utilização de material suporte para adesão da biomassa (Biobob®). O reator anaeróbio híbrido (HAnR) com leito fixo de Biobob® e a configuração Biorreator combinado (BRC) que coloca no mesmo reator uma região anaeróbia sobreposta por uma região aeróbia, com o uso de leito fixo de Biobob® nas duas regiões do reator. A configuração BRC possibilitou a redução do custo de implantação e de operação em relação às configurações convencionais (reator anaeróbio + lodos ativados) e em grande melhoria da qualidade do efluente final em comparação com o efluente de reator anaeróbio. Apesar das vantagens da configuração BRC alguns aspectos limitantes desta tecnologia devem ser criteriosamente estudados e resolvidos. Devido à aeração contínua na região aeróbia do reator, o BRC apresenta desnitrificação incompleta, que mantém a concentração de nitrogênio em valores muitas vezes acima dos limites da legislação, e o uso intensivo de energia elétrica, limita a utilização deste processo devido aos aspectos econômicos. Uma solução para estas limitações seria a implantação de sistema de aeração intermitente, que visa adequar os processos de nitrificação/desnitrificação e reduzir o custo de energia. Este projeto de pesquisa propõe o estudo de tratamento de esgoto sanitário por reator híbrido de leito empacotado com regiões anaeróbia/aeróbia, com aeração intermitente (BRC com aeração intermitente) para promover elevada remoção de matéria orgânica e nitrogênio. O sistema proposto será construído em escala piloto, constituído por sistema preliminar com tanque de remoção de areia e de gordura, peneira para remoção de sólidos finos e reator BRC com aeração intermitente seguido de decantador. Os procedimentos operacionais do reator BRC com aeração intermitente devem ser criteriosamente estudados para que os processos biológicos de nitrificação e de desnitrificação sejam estabelecidos, mantendo a eficiência de remoção de matéria orgânica. Para isso devem ser constituídos arranjos operacionais que envolvam as variáveis como períodos com aeração e sem aeração, variação de carga orgânica, tempo de detenção hidráulica, razão de recirculação na região aeróbia e taxa de alimentação do esgoto nas áreas anaeróbia e aeróbia. A Bioproj pretende atingir duas metas de grande importância a partir do desenvolvimento de um modelo de reator para tratamento de esgoto sanitário com tecnologia exclusiva. Primeiramente, atender às solicitações da legislação com reatores capacitados para controle e estabelecimento dos processos de nitrificação e de desnitrificação com elevado desempenho. Em segundo lugar, lançar no mercado sistemas compactos para tratamento de esgoto sanitário capaz de operar com reduzido gasto energético e mantendo elevada remoção de matéria orgânica e de nitrogênio com tecnologia totalmente nacional. (AU)

Turfeiras são ecossistemas úmidos constituídos por Organossolos e que correspondem a apenas 3% da superfície terrestre, mas armazenam um terço do carbono de todos os solos. Globalmente, os Organossolos são importantes drenos de carbono formados ao longo do Holoceno e Pleistoceno Tardio. A estagnação hídrica, disponibilidade de nutrientes, pH e Eh e a composição florística da vegetação que dá origem à turfa são fatores que controlam a composição bem como a dinâmica dos microrganismos metanogênicos e a preservação de diversos proxies climáticos e ambientais. No entanto, tal mecanismo continua não completamente compreendido, sobretudo em relação aos Organossolos situados em ambientes tropicais, onde são escassos os relatos de turfeiras metanogênicas. O principal objetivo desse projeto é caracterizar e descrever os processos de formação e rotas de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) em Organossolos de uma turfeira peculiar que demonstra produzir CH4 em quantidades anômalas e que está localizada no Parque Estadual Campina do Encantado, em Pariquera-Açu (SP). A técnica da pirólise acoplada à cromatografia de gases e espectrometria de massas (pirólise-CG/EM) será utilizada para caracterizar a composição da Matéria Orgânica (MO) de testemunhos de Organossolos com diferentes níveis de produção de CH4. A composição molecular da MO fornece uma impressão digital da composição e dos processos (passados) de decomposição da turfa que serão utilizados para avaliar suas relações causa-efeito com a metanogênese. Além disso, juntamente com a medição e a determinação da composição isotópica de CO2 e CH4, por meio da detecção e quantificação dos genes mcrA e pmoA, comuns aos metanogênicos e metanotróficos, respectivamente, será possível identificar os principais mecanismos responsáveis pela emissão desses gases. Turfeiras são excelentes arquivos ambientais e climáticos, e a história desta turfeira bem como o clima local-regional e até mesmo global, será reconstituída cruzando as informações moleculares da MO com os dados palinológicos e isotópicos de C. Espera-se aumentar a compreensão sobre a formação e degradação de turfeiras tropicais em ambientes próximos ao nível do mar, bem como seu papel no cenário atual de mudanças climáticas. (AU)

Metais potencialmente tóxicos podem ser encontrados em diferentes formas, livres ou complexados à matéria orgânica e inorgânica. Ao entrar na cadeia alimentar ocorre a bioacumulação e biomagnificação. São considerados uma classe preocupante de contaminantes, pois não são degradados, permanecendo por um longo período no ambiente. É necessário o desenvolvimento de dispositivos capazes de recuperar sistemas contaminados por metais. Neste sentido, nanopartículas de celulose tem surgido como um material promissor, unindo a nanotecnologia e o uso de recursos renováveis. Biocompatível, biodegradável e com baixa toxicidade, a celulose apresenta uma longa história de aplicações na área de recuperação de metais em sistemas aquáticos. Aliar a funcionalização à nanotecnologia permitirá aumentar a área superficial e a capacidade complexante do material, permitindo o desenvolvimento de um bioproduto atraente e inovador para a área de química analítica ambiental. Sendo assim o objetivo deste projeto é preparar um filme de nanocelulose modificada e aplicar em estudos de recuperação de metais potencialmente tóxicos em sistemas aquáticos contaminados. A presença da matéria orgânica será avaliada pela concentração controlada de substâncias húmicas aquáticas. A nanocelulose será funcionalizada com tetraetilortosilicato e aminopropiltrietóxisilano, permitindo a obtenção de um novo material com efetiva possibilidade de depósito de patente. (AU)

A presente proposta trata da continuação de dois experimentos de longo prazo, que foram iniciados e conduzidos até o presente dentro do projeto NUCLEUS: Um centro virtual associado para promover melhorias na eficiência de uso do nitrogênio no Reino Unido e no Brasil através de sistemas solo-planta integrados. O sub-projeto 1 - Adubação nitrogenada do milho safrinha consorciado com forrageiras e seu reflexo na soja, foi iniciado em 2018, e o sub-projeto 2 - Qualidade da matéria orgânica e carbono no solo em cultivo de milho com forrageiras em função da adubação nitrogenada, em 2014. Com a presente proposta se pretende consolidar alguns resultados já obtidos, e complementar com outros aspectos ainda não explorados. Assim, os objetivos são: (i) determinar se o cultivo de uma espécie de gramínea tropical inibe a nitrificação, afetando a produtividade de milho e sua resposta ao N, reduzindo as perdas do nutriente; (ii) estudar a resposta do milho safrinha e a eficiência de uso do N após o cultivo de soja, e qual o efeito do adubo aplicado ao milho na soja subsequente; (iii) avaliar o efeito do nitrogênio na composição das forrageiras e sua relação com o estoque de carbono do solo e qualidade da MOS; e (vi) verificar o efeito da adubação nitrogenada no aporte de carbono e na qualidade da matéria orgânica do solo em função da espécie. Com os resultados se pretende chegar a um melhor entendimento da dinâmica do N e do carbono em sistemas consorciados, e ao final, dar subsídios para melhor recomendação de adubação nitrogenada, melhorando a eficiência de uso do fertilizante e, ao mesmo tempo, melhorando o sequestro de carbono. Os resultados serão divulgados através de publicação em revistas de alto impacto, revistas técnicas, apresentação de trabalhos em congressos, dias de campo, palestras e, evidentemente, aulas de Pós-Graduação de Graduação. (AU)

Alagado construído (AC) é um sistema eficiente para o tratamento de águas residuárias domésticas. O uso de aeração intermitente em AC permite que a nitrificação e a denitrificação ocorram simultaneamente, aumentando a eficiência na remoção de nitrogênio total. Por se tratar de um sistema dinâmico, as características do efluente tratado variam intensamente. Modelos dinâmicos permitiriam a avaliação do comportamento deste sistema ao longo do tempo. Objetivo: Desenvolver e avaliar a eficiência de ACs aerados artificialmente, verificar o ajuste de modelos hidráulicos e desenvolver um modelo utilizando a metodologia da Dinâmica de Sistemas para avaliar e simular o comportamento dos componentes do AC e suas inter-relações específicas ao longo do tempo. Material e métodos: Serão avaliados cinco ACs de fluxo subsuperficial horizontal com diferentes intervalos de aeração (0, 3, 6, 12 e 24 h d-1). O comportamento dos ACs também será avaliado utilizando diferentes taxas de aplicação de oxigênio (0, 3, 6, 12 e 20 L min-1). Cada AC receberá uma vazão diária de 10 L de água residuária doméstica sintética, resultando em tempo de detenção de 4,5 dias. De cada leito serão avaliados os seguintes parâmetros: demanda bioquímica de oxigênio, demanda química de oxigênio, sólidos suspensos, turbidez, oxigênio dissolvido, potencial redox, pH, nitrogênio total, nitrato, nitrito, fósforo total, potássio, condutividade elétrica, temperatura e vazão. Os dados de demanda química de oxigênio e nitrogênio total coletados ao longo dos cinco alagados construídos serão comparados com as estimativas fornecidas por modelos hidráulicos utilizando-se o coeficiente de determinação (R2). Além disso, será desenvolvido um modelo dinâmico no software SIMILE que permita simular o comportamento de ACs aerados ao longo do tempo. (AU)

Uma grande quantidade de biomassa tem sido gerada anualmente e formas de reaproveitamento têm sido avaliadas. Neste contexto, o desenvolvimento de ecomateriais a partir da carbonização hidrotérmica tem sido uma alternativa considerada vantajosa para dar um destino mais sustentável a biomassa. Este projeto tem como objetivo principal atuar em duas frentes, uma delas estudará o efeito do processo (tempo, temperatura e aditivo) nas propriedades do carvão hidrotérmico visando seu uso como condicionador de solo comparativo aos solos antropogênicos da Amazônia de elevada produtividade agrícola, conhecidos como solo terra preta de índio. Para isto, estudos de germinação e crescimento de diversas culturas dentre elas milho, tomate, alface, beterraba serão conduzidas e contextualizadas com os resultados de caracterização química, morfológica e estrutural do carvão hidrotérmico obtido. Nos estudos de solos a extração de substâncias "tipo húmicas" seguindo método sugerido pela Sociedade Internacional de Substâncias Húmicas serão conduzidos nos carvões seguidos de caracterização para fins de inferir efeitos nas propriedades de aumentar o grau de humificação dos solos. Uma outra vertente do projeto busca produzir a partir de carbonização hidrotérmica os chamados carvões hidrotérmicos magnéticos (CM), que são nanomateriais obtidos a partir da carbonização hidrotérmica, porém usando ativação para criar maior área superficial e posteriormente testar o uso deste como material adsorvente para remoção de poluentes metálicos, dentre eles as espécies de crômio, chumbo e cádmio. Os materiais serão caracterizados por Infravermelho, Ressonância Magnética de Carbono, determinação de área superficial, Análise elementar de CHNOS, Microscopia Eletrônica de Varredura, dentre outros. Além disto, serão realizados estudo de equilíbrio cinético de adsorção em batelada empregando os carvões hidrotérmicos magnéticos. Por fim espera-se ao final do projeto ter avaliado o efeito da melhor condição de carbonização hidrotérmica para produzir carvão hidrotérmico que tenha potencial para ser empregado como condicionador do solo, que será avaliado por meio dos experimentos de germinação e crescimento. Quanto aos carvões magnéticos espera-se também encontrar a melhor condição para gerar material com melhores características para ser empregado como material adsorvente. Neste contexto, o projeto prevê dar novas opções de destino a grande demanda de biomassa disponível. (AU)

O acúmulo de Gases causadores do Efeito Estufa (GEE) na atmosfera é um tópico de interesse científico e público em todo o mundo. O aumento destes gases tem sido considerado como uma das principais causas do aquecimento global. Neste contexto, a pecuária bovina brasileira tem sido alvo de preocupação. Isto porque os bovinos representam 83,9% de toda a produção pecuária no Brasil e, por outro lado, o país apresenta o segundo maior rebanho bovino do mundo. Práticas agrícolas adequadas podem reduzir e/ou mitigar as emissões de GEEs, tornando a atividade pecuária mais sustentável, sendo a manipulação da fermentação ruminal e o aumento no sequestro de C duas práticas estratégicas para o Brasil. O presente projeto será executado pelo trabalho colaborativo de 5 instituições: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa (3 Centros de Pesquisas: Pecuária Sudeste, Meio Ambiente e Instrumentação), Universidade de São Paulo - USP (Centro de Energia Nuclear para Agricultura, Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos), Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios - APTA (Instituto de Zootecnia), Universidade da Califórnia (Davis) e Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). O projeto será composto por um componente experimental (fatores físico-químico-biológicos) e um componente de processamento de dados (fatores político-econômico-sociais). O componente experimental visa avaliar diferentes estratégias mitigatórias de GEE, dentro dos seguintes contextos: 1) caracterização dos componentes produtivos da pastagem; 2) metabolismo e metagenômica ruminal; 3) desempenho produtivo animal e consumo de matéria seca pelos animais; 4) qualidade da carne; 5) emissão de metano ruminal e fluxo de GEE sistema solo/planta; 6) dinâmica da matéria orgânica e estoque de carbono no solo; e 7) balanço de carbono. Os ensaios serão desenvolvidos em quatro tipos de sistemas de pastagens: 1) integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF) e pastagens intensificadas com o uso de irrigação, adubação e pastejo rotacionado; 2) consorciação entre gramínea e leguminosa Feijão-Guadú, a partir de pastagens degradadas; 3) consorciação entre gramínea e leguminosa Macrotiloma com vistas à fixação biológica de nitrogênio (FBN) no solo; e 4) pastagens diferidas. Dentro do componente de processamento de dados, serão realizados 3 estudos: 1) estudo de planejamento estratégico territorial, o qual visará a criação de ferramentas de tomadas de decisões para subsidiar a transferência orientada de conhecimentos e de tecnologias; 2) avaliação econômica dos sistemas de produção pecuária com adoção de práticas mitigatórias; e 3) evolução das práticas agrícolas, zootécnicas e ambientais da indústria pecuária do estado de São Paulo comparado com outros estados brasileiros nos últimos 30 anos. Assim, espera-se identificar, entre os sistemas de produção mais produtivos, aqueles que possuem maiores potenciais mitigadores de GEE e de promover maiores estoques de carbono no solo. (AU)