Modelagem da redução de sulfato empregando o Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1) (2025)
- Authors:
- Autor USP: CARVALHO, JÉSSICA XAVIER DE - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SHS
- DOI: 10.11606/T.18.2025.tde-09022026-111427
- Subjects: DIGESTÃO ANAERÓBIA; ETANOL
- Keywords: drenagem ácida de mina; redução de sulfato
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: Águas residuárias com elevada concentração de sulfato são geradas por diversas atividades industriais e, quando descartadas no ambiente sem tratamento adequado, podem ocasionar impactos ambientais significativos. A digestão anaeróbia destaca-se como método de tratamento, pois bactérias redutoras de sulfato (BRS), na presença de um doador de elétrons, utilizam enxofre como aceptor final de elétrons, convertendo-o em sulfeto. Esse processo também contribui para remoção de matéria orgânica e geração de alcalinidade. A modelagem matemática aplicada ao tratamento de efluentes é uma ferramenta importante para compreensão dos processos envolvidos e simulação de diferentes cenários operacionais. O Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1) descreve os processos bioquímicos e físico-químicos em sistemas anaeróbios, permitindo a inclusão de novas rotas metabólicas e sua aplicação em diferentes configurações de reatores. Nesse contexto, este estudo propôs desenvolver um modelo baseado no ADM1 para o processo de redução de sulfato, utilizando etanol como doador de elétrons e fonte de carbono. Os parâmetros estequiométricos, físico-químicos e bioquímicos associados à redução do sulfato foram adotados de estudos prévios disponíveis na literatura. O modelo foi inicialmente calibrado e validado com os dados experimentais de Sarti et al. (2009), obtidos durante o tratamento de efluente industrial gerado a partir da lavagem dos produtos da sulfonação de óleos vegetais, em reator anaeróbio com biomassa imobilizada operado em bateladas sequenciais (ASBBR), em escala piloto. Durante a calibração(1,45 gSO42- L-1) e validação (2,30 gSO42- L-1), o modelo ajustou-se aos dados experimentais de concentrações de etanol, sulfato e ácido acético. Posteriormente, sua aplicabilidade foi avaliada utilizando dados de Pereira (2017), referentes ao tratamento de efluente que simulava drenagem ácida de mina (0,5 gSO42- L-1) em reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB). Para essa aplicação, foram realizadas adequações no modelo, incluindo um parâmetro físico relacionado à fração de biomassa não retida no sistema trifásico. O modelo ajustou-se aos dados experimentais de consumo de matéria orgânica e sulfato, evidenciando sua robustez e aplicabilidade. As concentrações iniciais das populações microbianas, consideradas como parâmetros livres do modelo, foram estimadas empregando o método de minimização Box-Draper e a simulação de Monte Carlo via cadeias de Markov (MCMC). O modelo foi capaz de prever a perda gradual de biomassa no sistema ao longo do tempo. Além disso, análises estatísticas confirmaram a qualidade do ajuste entre as simulações e os dados experimentais. Além da modelagem, foi conduzida uma etapa experimental em reatores em batelada para o tratamento de drenagem ácida de mina (DAM). Inicialmente, foram realizados ensaios de adaptação e enriquecimento do inóculo. O inóculo previamente adaptado à DAM apresentou maior eficiência na remoção de sulfato (87,2%), enquanto o inóculo previamente enriquecido mostrou melhor desempenho na remoção de manganês (76,9%). Análises de biologia molecular, baseadas no sequenciamento do gene dsrB, confirmaram a presença dos gêneros Desulfovibrio sp., Desulfobulbus sp. e Desulfobacca acetoxidans nos reatores em batelada. Por fim, os dados experimentais obtidos no tratamento da DAM (1,0 gSO42- L-1) foram utilizados para a validação cruzada do modelo, que apresentou ajuste adequado às concentrações de matéria orgânica e sulfato.
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 14.08.2025
- Este artigo NÃO possui versão em acesso aberto
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ABNT
CARVALHO, Jéssica Xavier de. Modelagem da redução de sulfato empregando o Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1). 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-09022026-111427/. Acesso em: 07 mar. 2026. -
APA
Carvalho, J. X. de. (2025). Modelagem da redução de sulfato empregando o Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1) (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-09022026-111427/ -
NLM
Carvalho JX de. Modelagem da redução de sulfato empregando o Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1) [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 07 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-09022026-111427/ -
Vancouver
Carvalho JX de. Modelagem da redução de sulfato empregando o Anaerobic Digestion Model Number 1 (ADM1) [Internet]. 2025 ;[citado 2026 mar. 07 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-09022026-111427/
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