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Fórum Acadêmico: apresentação de inovações e trabalhos executados pela
academia
Profa. Dra. Mariliz Gutterres
MSc. Caroline Borges Agustini
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Departamento de Engenharia Química
Laboratório de Estudos em Couro e Meio Ambiente
Reunião Mensal da ABQTIC
04 de julho de 2016
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Laboratório de Estudos em Couro e Meio Ambiente
LACOURO
COORDENADOR
Profa. Dra. Mariliz Gutterres
EQUIPE: 15-25 Pesquisadores
Graduandos em Iniciação Científica
Mestrandos
Doutorandos
Pesquisadores Pos-doc
Bolsistas DTI
Professores convidados
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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Laboratório de Estudos em Couro e Meio Ambiente
LACOURO
ENSINO - DISCIPLINAS:
GRADUAÇÃO: Tecnologia do Couro, Engenharia Ambiental
PÓS-GRADUAÇÃO: Estudos Avançados
LINHA DE PESQUISA NO MESTRADO e DOUTORADO EM ENGENHARIA
QUÍMICA:
Materiais da Indústria Química – Couro
Temas:
Couro, Biotecnologia, Tratamento de efluentes, Desenvolvimento de
Produtos Químicos, Colágeno e outros.
EXTENSÃO: Desenvolvimento Tecnológico, Prestação de Serviços, Cursos e
Treinamentos, Análises de couro, insumos químicos e efluentes
PARCERIAS COM EMPRESAS
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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Projeto TRATELI, Edital MCTI/FINEP CT-HIDRO 01/2013: “Produtos e Processos: Intensificação no Tratamento e Reuso Seguro de Água Industria” Projeto Edital MCT/CNPq/Universal N º 14/2013: “Fungos e metabólitos secundários aplicados no processamento do Couro” Projeto EDITAL FAPERGS/CAPES 17/2012: “Programa de Apoio a Multiusuários em Análises de Resíduos Industriais e Emissões Gasosas” Programa PEC-PG CNPq 2013: “Programa de Estudante Convênio da Pós-Graduação” Projeto EDITAL CAPES/EMBRAPA n° 015/2014: “Desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação da qualidade de couros e fertilizantes”
PROJETOS ATUAIS E RECENTES COM ÓRGÃOS DE FOMENTO
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O LABORATÓRIO
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• Sistemas de bancada para preparação de corpos-de-prova
• Aparelhagem para ensaios analíticos químicos e físicos de couro;
• Fulões em escala piloto
• Aparelhos para determinação de nitrogênio proteico NTK,
• Máquina para ensaios de tração,
• Incubadoras shaker, banhos termostatizados, estufas
• Capela de fluxo laminar,
Na aérea analítica o laboratório possui titulador automático,
espectrofotômetro UV-VIS, estereomicroscópio, cromatógrafo iônico,
cromatógrafo gasoso, analisador de partículas e potencial zeta,
analisador de carbono orgânico total (TOC) e nitrogênio para líquidos e
sólidos, purificador de água ultra-pura, incubadora para DBO, sistema
para análise de DQO, condutivímetro, colorímetro e outros
equipamentos.
INFRAESTRUTURA
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• Máquina Universal de Ensaios mod. AME / BME - Técnica Industrial
Oswaldo Filizola Ltda.
• Titulador Automático -Titrino 702 SM – Metrohm
• Espectrofotômetro UV-VIS-PG Instruments – T80
• Estereomicroscópio OLYMPUS SZX16
• Cromatógrafo iônico – Metrohm - 883 Basic IC Plus
• Cromatógrafo gasoso – Shimadzu -GC-2104
• Analisador de partículas e potencial zeta – Malvern Zetasizer Nano
Series ZN
• Analisador de carbono orgânico total (TOC) - Shimadzu – TOC-L e SSM
– 5000A
INFRAESTRUTURA
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PESQUISA
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PROCESSAMENTO DO COURO
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PARTICIPAÇÃO EM EVENTOS E VISITAS
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ALGUMAS PESQUISAS RECENTES
11 UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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“Estudos de descoloração de corantes para couro em
solução aquosa por isolados fúngicos nativos”
Doutorando Santiago Ortiz Monsalve
Orientadores:
Mariliz Gutterres e Patricia Valente
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
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“Estudos de descoloração de corantes para couro em
solução aquosa por isolados fúngicos nativos”
RELEVÂNCIA
Novas estratégias de sistemas biológicos estão ganhando importância
no tratamento de efluentes com corantes sintéticos.
Vários estudos têm demonstrado que uma grande variedade de
diferentes tipos de microrganismos, incluindo bactérias, fungos e
algas, tem a capacidade de degradar uma ampla gama de corantes
industriais presentes nos efluentes.
Os fungos de podridão branca (white rot fungi) provaram seu potencial
para biodegradar vários contaminantes recalcitrantes, incluindo
diferentes tipos de corantes azoicos da indústria têxtil, através de suas
enzimas ligninolíticas altamente oxidativas e não específicas pelo
substrato, e mecanismos de biossorção e bioacumulação.
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Coleta e isolamento de fungos nativos
40 fungos isolados e avaliados para a produção de enzimas ligninolíticas e descoloração dos
corantes para couro. Entre eles o isolado SC10, identificado molecularmente como Trametes
villosa SC10, mostrou os melhores rendimentos de descoloração.
“Estudos de descoloração de corantes para couro em
solução aquosa por isolados fúngicos nativos”
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TRIAGEM DE DESCOLORAÇÃO EM MEIO SÓLIDO
Ensaios de descoloração do isolado Trametes villosa SC10 em meio de cultura sólido MEA (Meio
comercial Extrato de Malte) complementado com os corantes.
Controle
Abiótico
Tratamento
Azul 161 Vermelho 357 Preto 210 Marrom 414
“Estudos de descoloração de corantes para couro em
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TRIAGEM DE DESCOLORAÇÃO EM MEIO LÍQUIDO
Azul 161
Vermelho 357 Preto 210
Marrom 414
Ensaios de descoloração em meio de cultura líquido MEB (Meio comercial Caldo Extrato
de Malte) complementado com os corante pelo isolado Trametes villosa SC10. Controle
abiótico (Erlenmeyer à esquerda de cada figura) com as triplicatas dos tratamentos
após 10 dias de incubação (direita).
“Estudos de descoloração de corantes para couro em
solução aquosa por isolados fúngicos nativos”
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TRIAGEM DE DESCOLORAÇÃO EM MEIO LÍQUIDO
96,07 ± 0,56
90,96 ± 0,49 83,90 ± 0,57
95,88 ± 0,61
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00%
Desc
olo
ração
Azul 161 Marrom 414 Preto 210 Vermelho 357
Os métodos analíticos de medição da atividade enzimática, da produção de biomassa, do consumo de glicose e
da remoção de corante, permitiram concluir que a descoloração esteve associada à alta atividade da enzima
lacase (2327,4 ± 144,0 U L-1). No entanto, também se observou que o mecanismo de biossorção esteve
associado à remoção. Estudos adicionais mostraram que não houve corante biossorvido na biomassa do fungo
após 10 dias. O isolado Trametes villosa SC10, se destacou na produção de enzimas ligninolíticas
Figura: Descoloração dos corantes Azul 161, Marrom 414, Preto 210 e Vermelho 357 pelo isolado T. villosa
SC10. Concentração inicial de corante 200 mg L-1, 30°C, 150 rpm e pH 5,5 durante 10 dias de cultivo.
“Estudos de descoloração de corantes para couro em
solução aquosa por isolados fúngicos nativos”
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Publicações: Congresso da IULTCS e periódicos
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Sílicas híbridas e com impressão molecular
para adsorção de taninos em matrizes aquosas
Doutoranda Jaqueline Benvenuti
Orientadores:
Mariliz Gutterres e João H. Zimnoch
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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INTRODUÇÃO • A técnica empregada para a síntese do material
adsorvente é o chamado processo sol-gel.
• Os precursores químicos mais utilizados são os alcóxidos
de silício, formando uma rede de sílica.
• No processo sol-gel pode-se encapsular à rede de sílica
diversas moléculas (impressão molecular).
:
“Sílicas híbridas para adsorção de taninos ”
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OBJETIVO:
Investigar as potencialidades e limitações do desenvolvimento de adsorventes funcionais, híbridos e dotados de impressão molecular,
sintetizados pelo método sol-gel, para adsorção de taninos em matrizes aquosas.
:
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
“Sílicas híbridas para adsorção de taninos ”
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UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
SÍLICAS HÍBRIDAS FUNCIONALIZADAS
APTES TEOS
[APTES = (3-aminopropil)trietoxisilano]
c
tetraetoxisilano
Geração de uma sílica com superfície positiva
(catiônica) para adsorção de taninos
(aniônicos)
Precursores da rede
de sílica utilizados:
“Sílicas híbridas para adsorção de taninos ”
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Taninos vegetais utilizados na indústria curtidora
Pós-doutoranda Franciela Spier
Orientadora:
Mariliz Gutterres
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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“Taninos vegetais utilizados na indústria curtidora ”
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Emprego de fontes alternativas
As espécies ricas em taninos e notáveis por sua importância
econômica e industrial são: acácia negra ou mimosa, quebracho, carvalho
castanheiro, tara, entre outras. O emprego de fontes alternativas de taninos a
partir de resíduos agroindustriais que possam ser utilizadas no curtimento de
peles, vem sendo estudadas pelo nosso grupo de estudo.
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“Taninos vegetais utilizados na indústria curtidora ”
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
Biodegradação de taninos
Testes preliminares, demonstraram que Aspergillus niger foi capaz de
degradar tanino vegetal (casca de acácia) nos cultivos em estado sólido, sendo que
em 10 dias de cultivo ocorreu uma redução de 10,1% do conteúdo de tanino
chegando a 13% em 20 dias. Nos cultivos submersos ocorreu uma redução de 14%
de tanino em 4 dias de cultivo. Após este período tenha ocorrido a inibição do
crescimento e consequente morte celular.
Figura 1. Consumo de tanino de acácia nos cultivos em estado sólido.
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“Taninos vegetais utilizados na indústria curtidora ”
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
Quantificação de fenóis totais e taninos
A fim de selecionar a metodologia mais apropriada para quantificação de
fenóis totais e de taninos nos experimentos de biodegradação e de curtimento
com fontes alternativas de taninos, diferentes metodologias vem sendo utilizadas.
Destacam-se:
Determinação de taninos totais através do método de precipitação da caseína;
Determinação de taninos condensados (proantocianidinas);
Determinação de fenóis totais pelo método Folin-Ciocalteau
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Doutoranda Juliana Tolfo
Orientadores:
Mariliz Gutterres e Marcelo Farenzena
“Tratamento de Efluentes de Curtumes
utilizando Microalgas”
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
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As microalgas oferecem uma solução eficaz para tratamentos de água residual, devido à sua capacidade de usar nutrientes como carbono, nitrogênio e fósforo para o
seu crescimento e também, a sua capacidade para remoção de metais pesados, bem como alguns compostos
orgânicos tóxicos e microrganismos patogênicos.
“Tratamento de Efluentes de Curtumes utilizando
Microalgas”
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• Avaliar um sistema de tratamento de efluentes de curtumes, utilizando microalgas para a remoção de diferentes contaminantes visando produzir efluente com qualidade sanitária para lançamento em corpos hídricos;
• Avaliar a eficiência da remoção de fósforo, Nitrogênio, COT, DBO e DQO utilizando diferentes microalgas;
“Tratamento de Efluentes de Curtumes utilizando
Microalgas”
OBJETIVOS
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“Tratamento de Efluentes de Curtumes utilizando
Microalgas”
EXPERIMENTOS REALIZADOS
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“Tratamento de Efluentes de Curtumes utilizando
Microalgas”
RESULTADOS • Remoção de 95% de Nitrogênio amoniacal;
• Remoção de 91% de Nitrogênio Total Kjeldahl;
• Remoção de 92% DQO;
• Remoção de 98% de fósforo.
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Publicações: Congresso da IULTCS e periódicos
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Biodegradação de resíduos sólidos de curtumes
Doutoranda Caroline Agustini
Orientadores:
Mariliz Gutterres e Marisa da Costa
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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A BIODEGRADAÇÃO
A digestão anaeróbia consiste no crescimento de microrganismos
através da degradação de compostos orgânicos e inorgânicos na
ausência de oxigênio molecular;
Biogás (CH4 + CO2) é produzido como produto final desse processo, além
de um resíduo orgânico remanescente rico em nitrogênio (potencial
fertilizante);
Esse tratamento biológico é adequado para a remoção de poluentes
orgânicos de resíduos, pois pode converter quase todas as formas de
biomassa em biogás altamente energético, de forma que age
simultaneamente no tratamento de resíduos e na produção de energia.
“Biodegradação de resíduos sólidos de curtumes”
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O BIOGÁS
Há quatro utilizações principais do biogás:
• produção de calor e vapor
• produção e/ou cogeração de energia elétrica (principal utilização)
• uso como combustível de veículos
• produção de produtos químicos.
Os incentivos governamentais para apoiar a produção de energias
renováveis representam o principal fator para impulsionar a utilização de
biogás. E, considerando a segurança energética e o meio ambiente, há
uma grande necessidade de se desenvolver uma fonte de energia limpa e
renovável.
“Biodegradação de resíduos sólidos de curtumes”
UFRGS – DEQUI – Tecnologia do Couro - Profa. M. Gutterres
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OBJETIVOS
• O conhecimento da ecologia e da função da comunidade microbiana
no processo de digestão anaeróbia é necessário para controlar esse
processo biológico;
• Isolar, quantificar e identificar os microrganismos que apresentam
potencial de produzir biogás com alto teor de metano a partir de
ensaios de biodegradação;
• Testar a eficiência da biodegradação de o lodo proveniente de aterros
de curtumes com farelo de couro em ensaios controlados;
• Associar e otimizar o tratamento desses resíduos com a produção de
energia renovável. Ainda, a forma de armazenamento prévio do lodo
adicionado aos ensaios de biodegradação também foi analisada.
“Biodegradação de resíduos sólidos de curtumes”
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EXPERIMENTOS REALIZADOS
Lodo+
Farelo de couro wet-blue
Solução de nutrientes
Aparato para medição do volume de gás gerado(quantificação do biogás
gerado)Válvula para coletas de
amostra para cromatografia gasosa
(qualificação do biogás gerado)
Coleta de material (identificação biológica)
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Volume médio de biogás produzido nos biorreatores
Isolamento microbiológico
450 mL de biogás : 250 mL de metano : 25 mL de lodo : g de couro
:
Produção de biogás no meio de cultura
Consórcio bacteriano muito importante: ainda não se
conseguiu o crescimento de colônias produtoras de
metano (metanogênicas) isoladas
“Biodegradação de resíduos sólidos de curtumes”
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Publicações: Congresso da IULTCS, JALCA, JSLTC e Revista do Couro
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Muito obrigada!!
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