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metadata.dc.type: Tese
Title: Compostagem em reatores de tabaco de cigarros contrabandeados e lodo de ETE industrial: estudo da estabilidade e maturidade por meio de parâmetros físico-químicos, biológicos e espectroscópicos
metadata.dc.creator: Zittel, Rosimara
metadata.dc.contributor.advisor1: Campos, Sandro Xavier de
metadata.dc.contributor.referee1: Vieira, Eny Maria
metadata.dc.contributor.referee2: Schirmer, Waldir Nagel
metadata.dc.contributor.referee3: Saab, Sérgio da Costa
metadata.dc.contributor.referee4: Fujiwara, Sérgio Toshio
metadata.dc.description.resumo: A compostagem em reatores tem se mostrado uma tecnologia eficiente e de baixo custo para tratar diferentes resíduos sólidos orgânicos. A preocupação a respeito da crescente geração desses resíduos vem despertando interesse em relação à gestão e ao seu reaproveitamento, com o intuito de minimizar os impactos causados quando descartados indevidamente no meio ambiente. Diante dessa problemática, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a estabilidade e a maturidade de compostos de tabaco de cigarros contrabandeados (TCC) e de lodo de Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) industrial, produzidos em processo de compostagem em reatores. A estabilidade dos compostos foi avaliada por resultados de variações de temperatura, pH e umidade; enquanto que a maturidade foi verificada por dados de condutividade elétrica (CE), razão C/N, capacidade de troca catiônica (CTC) e índice de germinação de sementes (IGS). Os compostos finais foram avaliados quanto ao teor de nutrientes, concentração de metais potencialmente tóxicos, porcentagem de remoção de nicotina e patógenos humanos. O aumento da fração de ácidos húmicos foi caracterizado por técnicas espectroscópicas: UV/Vis, FTIR e RMN 13C-CP/MAS. Verificou-se que a compostagem em reatores facultativos foi eficiente no autocontrole da umidade e da aeração, o que contribuiu para maiores exposições de temperaturas termofílicas (acima de 52 ºC), resultando na eliminação de microrganismos patogênicos dos três compostos. As baixas razões de C/N iniciais para os reatores R2 e R3 possibilitaram o tratamento de grandes quantidades de resíduos de TCC e lodo de ETE industrial e a diminuição ao longo da compostagem mostrou que os três compostos alcançaram maturidade. O aumento dos índices de IGS e dos valores de CTC, durante o processo de compostagem, conferiu maturidade e alto grau de humificação aos compostos, indicando um aumento de grupos funcionais ionizáveis (carboxilatos, fenólicos e metoxílicos). A diminuição das razões de E2/E6 e E4/E6, o aumento de picos e bandas nos espectros de FTIR, característicos de grupos aromáticos e, o aumento da porcentagem dos principais grupos de C aromáticos na análise de RMN 13C- CP/MAS indicaram aumento da fração de ácidos húmicos e de grupos oxigenados ligados a sua estrutura. Os compostos dos reatores R2 e R3 apresentaram uma tendência para maiores proporções de grupos oxigenados e nitrogenados, possivelmente devido à maior composição de tabaco de cigarros contrabandeados e lodo de ETE industrial nas misturas iniciais. Os compostos finais (180 dias de processo) apresentaram teores de (NPK) considerados benéficos para o desenvolvimento de plantas. Ainda, verificou-se que as concentrações de metais potencialmente tóxicos: Co, Ni, Cu, Mn, Fe, Cd, Pb e Cr estavam abaixo do limite máximo permitido para composto orgânico e, que, os compostos estavam ausentes de microrganismos patogênicos ou abaixo dos limites estabelecidos. A porcentagem de remoção de nicotina de 72; 96,4; 99,6% para os compostos de R1, R2 e R3, respectivamente, indicou a eficiência do processo na degradação dessa substância e formação de materiais ausente de toxicidade Diante dos resultados, concluiu-se que a compostagem de tabaco de cigarros contrabandeados e lodo de ETE industrial, por meio de reatores facultativos, produziu compostos ausentes de toxicidade, com alto grau de estabilidade, de maturidade e ricos em nutrientes.
Abstract: The composting in reactors has presented an efficient and low-cost technology to treat different organic solid residue. The preoccupation about the growing generation of these residue has aroused interested in relation to administration and its reuse, with the intention to minimize the effects of impacts when discarded improperly in the environment. Facing this problem, the present research has the objective to assess the stability and maturity of smuggled cigarettes tobacco compound and sludge from WTP industrial produced in composting reactors. The stability of the compounds was evaluated by results of temperature, pH and humidity, while the maturity was verified by data of electrical conductivity (EC), C/N ratio, cation exchange capacity (CEC) and seed germination index (SGI). The final compounds were evaluated for nutrient content, concentration of potentially toxic metals, percentage of nicotine removed and human pathogens. The increase of the humic acid fraction was characterized by spectroscopic techniques: UV/Vis, FTIR and NMR 13C-CP/MAS. It was verified that composting in facultative reactors was efficient in the self-control of humidity and aeration, which contributed to higher exposures of thermophilic temperatures (above 52ºC), resulting in the elimination of pathogenic microorganisms from the three compounds. The low initial C/N ratios for the R2 and R3 reactors enabled the treatment of large amounts of SCT residues and industrial WTP sludge and the decrease over the composting showed that the three compounds reached maturity. The increase in SGI and CEC values during the composting process, conferred maturity and high degree of humification to the compounds, indicating an increase in ionizable functional groups (carboxylates, phenolics and methoxylics). The subtraction of the E2/E6 and E4/E6 ratios, the increase of peaks and bands in the FTIR spectra, the characteristics of aromatic groups and the increase in the percentage of the main groups of aromatic C in the NMR 13C-CP/MAS analysis indicated increased fracture of humic metals and oxygen groups linked to their structure. The compounds of reactors R2 and R3 showed a tendency towards higher proportions of oxygenated and nitrogenated groups, possibly due to the greater tobacco composition of smuggled cigarettes and industrial WTP sludge in the initial mixtures. The final compounds (180 days of process) presented levels of (NPK) considered beneficial for the development of plants. Furthermore, it was found that concentrations of potentially toxic metals: Co, Ni, Cu, Mn, Fe, Cd, Pb and Cr were below the maximum allowed limit for organic compound and that the compounds were absent from pathogenic microorganisms or below the established limits. The percentage of nicotine withdrawal of 72; 96.4; 99.6% for the compounds of R1, R2 and R3, respectively, indicated the efficiency of the process in the degradation of this substance and formation of materials with absent toxicity. In view of the results, the smuggled cigarettes tobacco and sludge from WTP industrial produced in composting, through facultative reactors, produced compounds that are absent of toxicity, with a high degree of stability, maturity and richness in nutrients.
Keywords: compostagem
reatores facultativos
tabaco de cigarros contrabandeados
lodo de ETE industrial
degradação de nicotina
composting
facultative reactors
smuggled cigarette tobacco
sludge from WTP industrial
nicotine degradation
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Estadual de Ponta Grossa
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Química
metadata.dc.publisher.program: Programa Associado de Pós-Graduação em Química - Doutorado
Citation: ZITTEL, Rosimara. Compostagem em reatores de tabaco de cigarros contrabandeados e lodo de ETE industrial: estudo da estabilidade e maturidade por meio de parâmetros físico-químicos, biológicos e espectroscópicos. 2019. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Estadual de Londrina ; Universidade Estadual de Ponta Grossa; Universidade do Centro Oeste, 2019.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/2851
Issue Date: 22-Mar-2019
Appears in Collections:Programa de Pós - Graduação em Química - Doutorado

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