Mitigação do herbicida metribuzin em meio aquoso por adsorção em hidrochar de lodo de esgoto e bagaço de malte

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Navarini, Cíntia
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Francisco Beltrao
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental
UTFPR
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35501
Resumo: The increasing urbanization and industrialization challenge solid waste management, particularly sewage sludge and brewery-spent grain. The expanding sewage treatment infrastructure results in the production of sludge that requires careful treatment before disposal or recycling. Simultaneously, the rising demand for beverages like beer generates large amounts of brewery-spent grain, an organic waste with potential for various applications, ranging from animal feed to biogas production. Integrating solutions for managing these solid wastes is essential to minimize environmental impacts, promote recycling, and contribute to urban and industrial sustainability. In the agricultural sector, herbicides like Metribuzin are used to control weeds for the cultivation of crops such as soybeans, corn, and others. However, after application, this product can accumulate in the soil and, over time, migrate to groundwater or surface waters. Focusing on waste recycling, the present work developed hydrochar, derived from a mixture of sewage sludge and brewery spent grain, through hydrothermal carbonization and applied it to remove the environmental pollutant Metribuzin via adsorption. For the synthesis of hydrochar, a 24 factorial experimental design was carried out to evaluate the parameters: temperature, solid fraction, mixture of sewage sludge and brewery spent grain, and reaction time, in the adsorption capacity, qe (mg.g-1). Statistical analysis indicated the best conditions for hydrochar synthesis: temperature of 180ºC, with a proportional mixture of biomasses (50% brewery-spent grain and 50% sewage sludge), the dosage of 0.43, 0.11, and 0.23 as central points, and a synthesis time of 4 hours. Kinetic tests were conducted with the best hydrochar determined, where the pseudo-second-order model best fitted the experimental data. For adsorption equilibrium, the Freundlich isotherm had a better fit at most of the temperatures studied. Thermodynamic calculations indicated a non-spontaneous process, physical adsorption, and low entropy. A toxicity test was also conducted, where it was observed that the three studied concentrations of adsorption effluent (200, 300, and 500 mg.g-1) did not inhibit the germination of A. cepa seeds. Root growth inhibition was observed at all three concentrations, but the two lower concentrations after the adsorption process were not phytotoxic, unlike the highest concentration.
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Integrating solutions for managing these solid wastes is essential to minimize environmental impacts, promote recycling, and contribute to urban and industrial sustainability. In the agricultural sector, herbicides like Metribuzin are used to control weeds for the cultivation of crops such as soybeans, corn, and others. However, after application, this product can accumulate in the soil and, over time, migrate to groundwater or surface waters. Focusing on waste recycling, the present work developed hydrochar, derived from a mixture of sewage sludge and brewery spent grain, through hydrothermal carbonization and applied it to remove the environmental pollutant Metribuzin via adsorption. For the synthesis of hydrochar, a 24 factorial experimental design was carried out to evaluate the parameters: temperature, solid fraction, mixture of sewage sludge and brewery spent grain, and reaction time, in the adsorption capacity, qe (mg.g-1). Statistical analysis indicated the best conditions for hydrochar synthesis: temperature of 180ºC, with a proportional mixture of biomasses (50% brewery-spent grain and 50% sewage sludge), the dosage of 0.43, 0.11, and 0.23 as central points, and a synthesis time of 4 hours. Kinetic tests were conducted with the best hydrochar determined, where the pseudo-second-order model best fitted the experimental data. For adsorption equilibrium, the Freundlich isotherm had a better fit at most of the temperatures studied. Thermodynamic calculations indicated a non-spontaneous process, physical adsorption, and low entropy. A toxicity test was also conducted, where it was observed that the three studied concentrations of adsorption effluent (200, 300, and 500 mg.g-1) did not inhibit the germination of A. cepa seeds. Root growth inhibition was observed at all three concentrations, but the two lower concentrations after the adsorption process were not phytotoxic, unlike the highest concentration.O crescente desenvolvimento populacional e tecnológico traz consigo o desafio da gestão de resíduos sólidos, em particular o lodo de esgoto e o bagaço de malte. A expansão da infraestrutura de tratamento de esgoto resulta na produção de lodo e requer tratamento antes do descarte ou reciclagem. Simultaneamente, o aumento da demanda pela cerveja gera grandes quantidades de bagaço de malte, resíduo orgânico com potencial para diversas aplicações. Integrar soluções para o gerenciamento desses resíduos sólidos é essencial para minimizar impactos ambientais e contribuir para a sustentabilidade. No âmbito agrícola, para o controle de ervas daninhas em plantações, é comum a utilização herbicida como o Metribuzin, porém, após aplicado, pode se acumular no solo e, com o passar do tempo, atingir águas subterrâneas ou superficiais. Pensando na reciclagem dos resíduos, o presente trabalho desenvolveu hidrocarvão, oriundo da mistura de lodo de esgoto e bagaço de malte, por meio do processo de carbonização hidrotérmica, e aplicou na remoção do poluente ambiental Metribuzin por meio da adsorção. Para síntese do hidrocarvão, foi realizado o planejamento exponencial 24, afim de avaliar os parâmetros: temperatura, dosagem de sólidos, mistura lodo de esgoto e bagaço de malte e tempo de reação, na capacidade de adsorção, qe (mg.g-1). A análise estatística indicou as melhores condições de síntese de hidrocarvão: Temperatura de 180ºC, com mistura proporcional das biomassas (50% bagaço de malte e 50 lodo de esgoto), dosagem em 0,43 (g.mL-1), e tempo de síntese 4h. Com o melhor hidrocarvão determinado, foi realizado os ensaios de cinética, onde o modelo pseudo-segunda ordem melhor se ajustou aos dados experimentais, para o equilíbrio de adsorção, a isoterma de Freundlich obteve melhor ajuste na maioria das temperaturas estudadas, e também a determinação dos cálculos termodinâmicos, que indicam um processo não espontâneo, adsorção física e com baixa entropia. Também foi realizado o teste de fitotoxicidade, no qual observou-se que as três concentrações de efluente da adsorção estudadas (200, 300 e 500 mg.g-1), não inibiram a germinação das sementes de A. cepa, ainda se obteve que, para as duas menores concentrações, após o processo de adsorção, não se verificou fitotoxidade, diferente da maior concentração que foi fitotoxica.Universidade Tecnológica Federal do ParanáFrancisco BeltraoBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia AmbientalUTFPRSouza, Fernanda Batista dehttps://orcid.org/0000-0003-4577-5443http://lattes.cnpq.br/6479505422294498Peron, Ana Paulahttps://orcid.org/0000-0003-2598-2621http://lattes.cnpq.br/3605560420792065Peron, Ana Paulahttps://orcid.org/0000-0003-2598-2621http://lattes.cnpq.br/3605560420792065Mendonça, Andressa Regina Vasqueshttps://orcid.org/0000-0001-7546-6815http://lattes.cnpq.br/6800661611638194Souza, Fernanda Batista dehttps://orcid.org/0000-0003-4577-5443http://lattes.cnpq.br/6479505422294498Conceição, Priscila Soraia dahttps://orcid.org/0000-0002-8310-255Xhttp://lattes.cnpq.br/4486150956869931Navarini, Cíntia2024-11-22T12:39:07Z2024-11-22T12:39:07Z2024-08-07info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfNAVARINI, Cintia. Mitigação do herbicida metribuzin em meio aquoso por adsorção em hidrochar de lodo de esgoto e bagaço de malte. 2024. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2024.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35501porhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPR2024-11-23T06:09:35Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/35501Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2024-11-23T06:09:35Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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