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Modelagem e simulação de reatores anaeróbios contínuos para remoção de antibióticos em esgoto sanitário

Processo: 22/04367-5
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de junho de 2023
Vigência (Término): 31 de março de 2026
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
Pesquisador responsável:Rogers Ribeiro
Beneficiário:Elias Gabriel Fernandes de Rezende
Instituição Sede: Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos (FZEA). Universidade de São Paulo (USP). Pirassununga , SP, Brasil
Assunto(s):Biomassa imobilizada   Esgotos sanitários
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Adm1 | Biomassa imobilizada | Esgoto sanitário | Micropoluentes orgânicos | reatores contínuos | Modelagem e Simulação de Bioprocessos

Resumo

O uso de antibióticos tem aumentado nos últimos anos devido ao aumento populacional e o surgimento de novas doenças. Entretanto, a absorção dos antibióticos não é completa, podendo ser excretado até 90% do composto ativo, que é absorvido pelo solo e nas águas, provocando efeitos nocivos aos ecossistemas. As sulfonamidas e fluoroquinolonas são classes de antibióticos amplamente utilizadas e apresentam elevada persistência e baixa biodegrabilidade, causando efeitos adversos como o aparecimento de genes resistentes a antibióticos e a desregulação da replicação do DNA em organismos aquáticos. Esses antibióticos são comumente encontrados em águas residuárias hospitalares, que sem o devido tratamento in loco, adentram os sistemas de coleta de esgoto e chegam nas estações de tratamento de esgoto (ETE) que, comumente, não apresentam tecnologias eficientes na remoção desses fármacos. Reatores anaeróbios com biomassa imobilizada têm sido estudados para remoção de antibióticos em esgoto sanitário apresentando alta eficiência na remoção desses compostos. Contudo, mais estudos são necessários com a finalidade de entender detalhadamente os mecanismos de biodegradação de antibióticos nesses reatores e viabilizar o uso desta tecnologia na mitigação dos impactos ambientais causados por esses compostos. Nesse sentido, o presente projeto tem como objetivo obter modelos matemáticos baseados no ADM1 que representem a digestão anaeróbia de esgoto sanitário e a degradação de antibióticos das classes das sulfonamidas e fluoroquinolonas em reatores anaeróbios contínuos com biomassa imobilizada. Para isso, serão realizadas modificações na estrutura do ADM1 para representar um reator anaeróbio de mistura e biomassa imobilizada (mistura completa) e um reator anaeróbio de leito estruturado (pistonado). Os modelos propostos passarão por etapas de validação direta, análise de sensibilidade e otimização dos parâmetros livres, validação estatística e validação cruzada. Além disso, as equações dos modelos propostos serão inseridas ao software COMSOL Multiphysics para simulação CFD desses reatores.

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