Co-hydrothermal carbonization of pine residual sawdust and non-dewatered sewage sludge - effect of reaction conditions on hydrochar characteristics.

Waste valorization is mandatory to develop and consolidate a circular bioeconomy. It is necessary to search for appropriate processes to add value to different wastes by utilizing them as feedstocks to provide energy, chemicals, and materials. For instance, hydrothermal carbonization (HTC) is an alternative thermochemical process that has been suggested for waste valorization aiming at hydrochar production. Thus, this study proposed the Co-HTC of pine residual sawdust (PRS) with non-dewatered sewage sludge (SS) - two wastes largely produced in sawmills and wastewater treatment plants, respectively - without adding extra water. The influence of temperature (180, 215, and 250 °C), reaction time (1, 2, and 3 h), and PRS/SS mass ratio (1/30, 1/20, and 1/10) on the yield and characteristics of the hydrochar were evaluated. The hydrochars obtained at 250 °C had the best coalification degree, showing the highest fuel ratio, high heating value (HHV), surface area, and N, P, and K retention, although presenting the lowest yields. Conversely, hydrochar functional groups were generally reduced by increasing Co-HTC temperatures. Regarding the Co-HTC effluent, it presented acidic pH (3.66-4.39) and high COD values (6.2-17.3 g·L-1). In general, this new approach could be a promising alternative to conventional HTC, in which a high amount of extra water is required. Besides, the Co-HTC process can be an option for managing lignocellulosic wastes and sewage sludges while producing hydrochar. This carbonaceous material has the potential for several applications, and its production is a step towards a circular bioeconomy.

Influência de diferentes tipos de nanopartículas de prata na biodegradação da fração orgânica de resíduos sólidos urbanos / Influence of different types of silver nanoparticles on the biodegradation of the organic fraction of municipal solid waste

RESUMO Os resíduos sólidos urbanos (RSU) contêm aproximadamente 50% de fração orgânica (FO), que, por meio de processos de biodegradação em aterros sanitários, resultam em lixiviados e biogás. A degradação anaeróbia ocorre impulsionada por processos microbianos realizados por um consórcio complexo de micro-organismos, responsáveis pelas diferentes fases. Por outro lado, observa-se que as nanopartículas (NP), especialmente as de prata (NPsAg), vêm sendo cada vez mais utilizadas em novos produtos. Assim, os RSU podem apresentar materiais nanoparticulados, que, depositados em aterros sanitários, se comportam de maneira ainda pouco conhecida, podendo influenciar os processos de biodegradação. Os objetivos do presente trabalho são analisar e verificar o potencial metanogênico de resíduos sólidos orgânicos com e sem a interferência de diferentes concentrações e tipos de NPsAg. Para isso, foram realizados ensaios do potencial biometanogênico com as concentrações de 5, 15, 45, 50, 150 e 450 mg NPsAg.kg−1 RSU e comparados com a amostra padrão (branco). Diferentes tipos de nanopartículas foram utilizados: sólido (em pó), solução em base aquosa e em base alcoólica com álcool polivinílico (PVA). Os resultados mostram que, em concentrações altas (150 e 450 mg NPsAg.kg−1), as NPsAg tendem a diminuir a atividade dos micro-organismos metanogênicos. Finalmente, a modelagem dos resultados mostrou que o modelo logístico se ajusta bem aos dados experimentais. A regressão linear entre os parâmetros desse modelo e a concentração de NPsAg demonstram o decréscimo dos parâmetros com o aumento na concentração desses compostos.

ABSTRACT Municipal solid waste (MSW) contains approximately 50% of organic fraction (OF), which through landfill biodegradation processes results in leachate and biogas. Anaerobic degradation occurs driven by microbial processes, with a complex consortium of microorganisms, responsible for different phases. On the other hand, it is observed that nanoparticles (NPs), specially silver nanoparticles (AgNPs), have been appearing in a large range of new products. The MSW, for example, can present nanoparticulate materials, which, deposited in landfills, behave in a way still little known in science, and that can influence the biodegradation processes. The objective of this work is to analyze and verify the biochemical methanogenic potential of organic solid waste with and without the interference of different concentrations and types of AgNPs. For that purpose, tests of biochemical methane potential (BMP) with the concentrations of 5, 15 and 45, 50, 150 and 450 AgNPs mg.kg−1 were carried out and verified through a standard sample (white). Different types of nanoparticles were used: solid (powder), and two solutions, aqueous and alcoholic (polyvinyl alcohol — PVA). The results showed the interference of AgNPs in the highest concentrations used, considerably decreasing the biological process measured through the activity of microorganisms in the production of methane gas, which occurred in the range between 150 and 450 mg.kg−1 of AgNPs. Finally, the statistical studies and the mathematical modeling of the results showed that the logistic model adjusted well to the experimental data. The linear regression of the model parameters with the concentration of AgNPs demonstrates the decrease in the values of the parameters with the increase in the concentration of these compounds.

Toxicity of leachates from pilot reactors simulating a landfill with different concentrations of AgNP / Toxicidade dos lixiviados de reatores-piloto simulando um aterro com diferentes concentrações de NPAg

ABSTRACT This work's objective was to verify the leachates toxicity from pilot reactors (PR) simulating a landfill containing different concentrations of silver nanoparticles (AgNP). Acute toxicity tests (48 h) with Daphnia magna were carried out in leachates containing 50, 150 and 450 mg AgNP.kg-1, in addition to a blank for control. Toxicity tests with the pure solution of silver nanoparticle and leachates resulted by the reactors were performed. The acute toxicity tests performed with D. magna confirmed the toxicity of the leachates, as well as confirmed that the silver nanoparticles are toxic, presenting EC50 (48 h) of 0.63 µg.L-1 of pure nanoparticle and ranging from 1.52 to 3.37% for the leachates. Overall, the results from the present study indicate that exposures of aquatic invertebrates to silver nanoparticles could have important ecological effects on lower trophic levels in aquatic ecosystems. The results may contribute to a better understanding of the quality of municipal solid waste (MSW) landfill leachates, with reference to nanoparticle interference and consequent treatment efficiency.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi verificar a toxicidade de lixiviados de reatores piloto (RP) simulando um aterro contendo diferentes concentrações de nanopartículas de prata (AgNP). Testes de toxicidade aguda (48 h) com Daphnia magna foram realizados em lixiviados contendo 50, 150 e 450 mg de AgNP.kg-1, além de um branco para controle. Foram realizados testes de toxicidade com a solução pura de nanopartículas de prata e lixiviados resultantes dos reatores. Os testes de toxicidade aguda realizados com D. magna confirmaram a toxicidade dos lixiviados, bem como confirmaram que as nanopartículas de prata são tóxicas, apresentando EC50 (48 h) de 0,63 µg.L-1 de nanopartículas puras e variando de 1,52 a 3,37% para os lixiviados. No geral, os resultados do presente estudo indicam que a exposição dos invertebrados aquáticos a nanopartículas de prata pode ter importantes efeitos ecológicos nos níveis tróficos inferiores nos ecossistemas aquáticos. Os resultados podem contribuir para a melhor compreensão da qualidade dos lixiviados de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos (RSU), com referência à interferência de nanopartículas e consequente eficiência de tratamento destes.

Avaliação do tratamento biológico de lixiviado de aterro sanitário em escala real na Região Sul do Brasil / Evaluation of the biological treatment of landfill leachate Brazilian full-scale system

RESUMO Esta pesquisa avaliou o desempenho do sistema de tratamento biológico de lixiviado de um aterro sanitário em escala real formado por duas lagoas anaeróbias (LAs) operadas em série, um sistema de lodos ativados (SLOA) e uma lagoa facultativa (LF). O objetivo do estudo foi avaliar a eficiência desse sistema biológico por meio do monitoramento de variáveis físico-químicas e ensaios de toxicidade, já que existe carência de artigos científicos para estudos em escala real e para esse tipo de configuração no tratamento de lixiviados. As coletas foram realizadas com frequência quinzenal, seguidas de análises laboratoriais para caracterização dos diferentes lixiviados coletados ao longo do tratamento. A eficiência de remoção de matéria orgânica observada foi de 80 e 60% para carbono orgânico dissolvido e demanda química de oxigênio, respectivamente. O sistema apresentou ainda eficiência de 83 e 73% para remoção de nitrogênio amoniacal e fósforo, respectivamente. Observou-se uma diminuição média de 44% de toxicidade do lixiviado tratado, que apresentou características tóxicas para o organismo teste Daphnia magna . A configuração do sistema biológico demonstrou-se vantajosa na remoção de matéria orgânica e fração nitrogenada, contudo os resultados indicam a necessidade de tratamento complementar.

ABSTRACT This study evaluated the performance of the biological treatment of leachate from a landfill full scale formed by two anaerobic lagoons operated in series an activated sludge system and a facultative pond system. The objective of the study was evaluate the efficiency proof this biological system through monitoring of physical-chemical variables and toxicity tests since there are few scientific papers considering full scale and this configuration for treatment of leachate. The sampling and laboratory analysis were performed fortnightly for characterization of different leachate along of the treatment. The removal efficiency of organic matter was 80 and 60% for dissolved organic carbon and chemical oxygen demand, respectively. The system also reached efficiencies of 83 and 73% for removal of ammoniacal nitrogen and phosphorus, respectively. It was observed an average decreasing of 44% of toxicity of the treated leachate, but it presented toxic characteristics to the organism Daphnia magna. The configuration of the biological system proved to be advantageous for the removal of organic matter, but the results indicate the need for further treatment.

Sistema de apoio ao gerenciamento de resíduos de construção e demolição para municípios de pequeno porte / Expert system that managemently of construction and demolition waste for small municipalitily

O grande volume de resíduos de construção e demolição (RCD) gerados no país levou o Governo Federal a desenvolver algumas ações; entre elas, pode-se citar a criação da Resolução n° 307 do CONAMA, que estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil nos municípios. Com o objetivo de auxiliar os municípios de pequeno porte no atendimento a essa legislação, desenvolveu-se um sistema de apoio ao gerenciamento desses resíduos, implementado por meio de um programa computacional (software). O sistema, composto de três estágios, com uma interface interativa e acessível, fornece primeiramente ao usuário as informações referentes aos RCDs necessárias para sua utilização. No segundo estágio, com base nessas informações, o usuário realiza a coleta de dados em campo e alimenta o sistema, que fornece um diagnóstico da situação atual dos RCD no município. No terceiro e último estágio o sistema fornece ao usuário alternativas/propostas de gestão dos RCD tais como a previsão da quantidade de pontos de entrega voluntária a ser instalado no município, possíveis destinações finais dos RCD de acordo com a classe e a quantidade gerada, caracterização do programa de informação ambiental e base, textos técnicos, entre outros. Nesse momento, o referido sistema encontra-se em processo de avaliação/atualização para implementação e disponibilidade de utilização.

The large amount of construction and demolition (C&D) waste generated in the country led the federal government to develop some actions, among them, it is possible to quote the creation of the resolution 307 of CONAMA, that establishes guidelines, criteria and procedures for the management of civil construction waste in the cities. With the goal of assisting the small cities in the attention to the legislations it has been developed a system of support to the management of the wastes implemented by means of a software. The system, composed by three stages, starting with a interactive and accessible interface, gives the user the informations about RCD needed to the utilization of it. In the second stage, with those informations, the user makes the collection of data in the field and feeds the system that gives a situation diagnosis in the RCD's of the city. In the third and last stage the system provides the user alternatives/proposals of management of the RCD's such as delivery points quantity predicition to be installed in the city, possible final destinations of the RCD'S in agreement with the class and generated quantity, characterization of the environmental information program and base, technical texts, and others. In this point, the referred system finds in process of evaluation/update for implementation and availability of utilization.

Catadores de materiais recicláveis: análise das condições de trabalho e infraestrutura operacional no Sul, Sudeste e Nordeste do Brasil / Recyclable material waste pickers: an analysis of working conditions and operational infrastructure in the south, southeast and northeast of Brazil

Este trabalho trata de um levantamento de informações junto aos catadores de materiais recicláveis nas regiões Sul, Sudeste e Nordeste do Brasil a fim de subsidiar o desenvolvimento de um veículo coletor e de um sistema de apoio à definição de roteiros de coleta. Assim, a pesquisa propôs: caracterizar o perfil dos catadores entrevistados; diagnosticar as condições de trabalho destes e identificar a estrutura física e operacional das organizações às quais estão vinculados. Para o alcance destes objetivos foi necessária a aplicação de questionários aos catadores de organizações que executavam a coleta de materiais recicláveis utilizando carrinhos de tração humana ou animal e às próprias organizações de catadores. Os resultados desta pesquisa foram posteriormente utilizados para o desenvolvimento das tecnologias propostas. Pode-se concluir que a profissão de catador ainda sofre de inúmeras formas de carências, o que resulta na marginalização, preconceito e exclusão dos indivíduos que vivem dela, tornando, indispensável a promoção de ações que contribuam para sua real inclusão produtiva.

This work is a survey of information gathered from waste pickers in the south, southeast and northeast of Brazil in order to provide input for the development of a waste collection vehicle and a support system to define waste collection routes. Thus, the research sought to establish the profile of waste pickers, diagnose their working conditions and identify the physical and operational structure of the organizations to which they are linked. To achieve these objectives it was necessary to apply questionnaires to waste pickers from organizations who performed the collection of recyclable materials using human- and animal-drawn vehicles and the waste picking organizations themselves. These results were subsequently used for the development of the proposed technologies. It can be concluded that the profession of waste picker still suffers from numerous forms of deprivation, resulting in marginalization, prejudice and exclusion of individuals who make their livings from it. It is therefore indispensable to promote activities that contribute to the full productive inclusion of waste pickers.

Pré-tratamento de lixiviados de aterros sanitários por filtração direta ascendente e coluna de carvão ativado / Landfill leachate pre-treatment by upflow direct filtration and column of activated carbon

Vários problemas ambientais no Brasil decorrem do acelerado crescimento dos setores produtivos e, consequentemente, da multiplicidade dos resíduos sólidos urbanos gerados. A disposição destes em aterros sanitários é prática comum; entretanto, essa deposição requer medidas de proteção ambiental, incluindo o tratamento dos lixiviados. Este trabalho, conduzido em filtros de areia e coluna de carvão ativado, trata de proposta de tratamento físico-químico do lixiviado como alternativa ao processo biológico. No que se refere ao processo de filtração, observaram-se reduções de até 74 por cento para DQO, 47 por cento para DBO, 93 por cento para cor, 90 por cento para amônia e aumento de 0,3 para 0,9 na relação DBO5/DQO. Constataram-se limitações com relação à duração das carreiras de filtração, para o que se sugere avaliar outras granulometrias de areia e até mesmo tecnologias de tratamento.

Several environmental problems in Brazil are due to the rapid growth of various productive sectors, and the resulting qualitative multiplicity of municipal solid waste that are generated. The disposal of solid waste in landfills is a common practice; however, it requires environment protection measures, including the treatment of leachate. This work conducted in sand filters and activated carbon column refers to physical and chemical treatment of leachate as an alternative to the biological process. Regarding the filtration process, the results showed reductions of up to 74 percent for COD, 47 percent for BOD, 93 percent for color, 90 percent for ammonia and an increase from 0.3 to 0.9 in BOD5/COD relation. Limitations were found in relation to filtration run, which suggests the evaluation of other size grains and even treatment technologies.

Desempenho de sistema de tratamento de lixiviado de aterro sanitário com recirculação do efluente / Performance of a sanitary landfill leachate treatment system with effluent recirculation

O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de um sistema de tratamento de lixiviado de aterro sanitário, em escala piloto, formado por três lagoas em série (L1, L2 e L3) seguidas por um filtro de pedras (FP). Foram estudadas três condições operacionais, verificando-se o efeito da recirculação do efluente da L3 para a L1: 0, 50 e 100 por cento da vazão. O sistema absorveu bem as flutuações de cargas, apresentando remoções superiores a 80 por cento para DBO F, 70 por cento para DQO T e 98 por cento para nitrogênio amoniacal. Na lagoa L2 houve nitrificação parcial, com acúmulo de nitritos. Ocorreu presença marcante do gênero Chlamydomonas nas lagoas L2 e L3 fotossintéticas. Observou-se diminuição da toxicidade do lixiviado, com reduções superiores a 95 por cento na saída do sistema. A melhor eficiência de remoção para as três condições operacionais estudadas foi obtida com 100 por cento de recirculação.

The objective of this study was to evaluate the performance of a landfill leachate treatment system, at pilot scale, formed by three in series ponds (L1, L2, and L3) followed by a rock filter. Three operational conditions were studied, assessing the effluent recirculation effect from L3 to L1: 0, 50 and 100 percent of the flow rate. The system assimilated well the load fluctuations, showing removal efficiencies over 80 percent for BOD F, 70 percent for COD T and 98 percent for ammonia. In the L2 pond there was partial nitrification with nitrite accumulation. It was observed an outstanding presence of the Chlamydomonas gender in photosynthetic ponds L2 and L3. A reduction of the toxicity from the landfill leachate was observed, with reduction of over 95 percent in the system output. The better removal efficiency for the three studied operational conditions was obtained for 100 percent of recirculation.

Utilizacao de resíduos sólidos industriais como materiais de construcao civil. Adicao de cinzas com argilas para fabricacao de tijolo

El trabajo buscó y verificó la posibilidad técnica del uso de las cenizas pesadas producidas en la usina termoeléctrica mezclada con arcilla para la fabricación de material cerámico