https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/76507 Thu, 30 Apr 2026 14:20:20 GMT 2026-04-30T14:20:20Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/273020 Produção de carvão ativado a partir de cortiça para aplicações ambientais em adsorção de poluentes e dessalinização de água Domingos, Dayane Gonzaga A intensificação da crise hídrica global, aliada ao aumento da geração de resíduos sólidos, tem impulsionado a busca por tecnologias ambientais que conciliem eficiência técnica, sustentabilidade e baixo impacto energético. Nesse contexto, a conversão de resíduos lignocelulósicos em materiais funcionais de alto desempenho representa uma alternativa promissora para o tratamento e a recuperação de recursos hídricos. Este estudo, propõe desenvolver um material de carbono funcional obtido a partir de rolhas de cortiça recicladas, explorando sua aplicação em processos de adsorção de contaminantes orgânicos e dessalinização de águas salobras por deionização capacitiva (CDI). As rolhas de cortiça foram submetidas à carbonização controlada (500?900 °C) e ativação química com KOH (850 °C), originando carvões ativados (CAC) com estrutura hierárquica micro/mesoporosa, elevada área superficial (até 1773 m² g?¹) e abundância de grupos funcionais oxigenados. O desempenho eletroquímico e adsortivo dos materiais foi avaliado de forma integrada, correlacionando as propriedades texturais e químicas à eficiência dos processos. Nos sistemas CDI, os eletrodos de cortiça ativada apresentaram eficiências de carga superiores a 95% e capacidades de adsorção de sal (mSAC) de até 14,96 mg g?¹, desempenho comparável ou superior a materiais comerciais como YP-80F. A otimização do ponto de carga zero (EPZC), obtida via ajuste da temperatura de carbonização, permitiu eliminar o efeito de repulsão de coíons e maximizar o transporte iônico, reduzindo o consumo energético específico para aproximadamente 2 J mg?¹. Em ensaios de adsorção de poluentes, o carvão ativado de cortiça demonstrou remoções superiores a 98% para o corante metileno azul e 95% para o vermelho reativo, com cinética ajustada ao modelo de pseudo-segunda ordem e isotermas de Freundlich, confirmando a predominância de mecanismos de quimissorção e interação eletrostática. Em sistema de leito fixo, as curvas de ruptura ajustadas aos modelos de Thomas e Yoon? Nelson revelaram comportamento favorável para aplicações contínuas, validando a estabilidade do material após múltiplos ciclos de regeneração. Os resultados comprovam que o carvão ativado de cortiça é um material multifuncional e sustentável, capaz de atuar eficientemente tanto na remoção de contaminantes industriais quanto na dessalinização eletroquímica de águas. A pesquisa propõe, assim, uma rota tecnológica ecologicamente alinhada à economia circular, transformando resíduos pós-consumo em materiais de alto valor agregado para o tratamento e a recuperação de recursos hídricos.; Abstract: The intensification of the global water crisis, coupled with the growing generation of solid waste, has driven the search for environmentally friendly technologies that combine technical efficiency, sustainability, and low energy demand. In this context, the conversion of lignocellulosic residues into high-performance functional carbon materials represents a promising alternative for water treatment and resource recovery. This study proposes the development of a functional carbon material derived from recycled cork stoppers, exploring its application in the adsorption of organic contaminants and the desalination of brackish water through capacitive deionization (CDI). The cork stoppers were subjected to controlled carbonization (500?900 °C) followed by chemical activation with KOH (850 °C), resulting in activated carbons (CAC) with a hierarchical micro/mesoporous structure, high specific surface area (up to 1773 m² g?¹), and a rich abundance of oxygen-containing functional groups. The electrochemical and adsorptive performances of the materials were evaluated in an integrated manner, correlating their textural and surface chemical properties with process efficiency. In CDI systems, the activated cork electrodes exhibited charge efficiencies above 95% and salt adsorption capacities (mSAC) up to 14.96 mg g?¹, achieving performance comparable to or exceeding that of commercial materials such as YP-80F. Optimization of the zero charge potential (EPZC), obtained through carbonization temperature adjustment, effectively eliminated the co-ion repulsion effect and maximized ion transport, reducing the specific energy consumption to approximately 2 J mg?¹. In pollutant adsorption tests, the activated cork carbon achieved removal efficiencies above 98% for methylene blue and 95% for reactive red dyes, with kinetics following the pseudo-second-order model and Freundlich isotherms, confirming the predominance of chemisorption and electrostatic interaction mechanisms. In fixed-bed systems, breakthrough curves fitted to the Thomas and Yoon? Nelson models demonstrated favorable behavior for continuous operation, confirming the material?s stability after multiple regeneration cycles. The results demonstrate that activated cork carbon is a multifunctional and sustainable material capable of efficiently removing industrial contaminants and enabling electrochemical desalination of water. This research therefore proposes an environmentally aligned technological pathway within the framework of the circular economy, transforming post-consumer residues into high-value carbon materials for water treatment and resource recovery applications. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/273020 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271999 Implementação e partida operacional de wetlands construídos empregados no gerenciamento de lodo de tanque séptico Fischer, Fabricio Natan A limpeza programada de tanques sépticos é a principal atividade de manutenção para garantir a eficácia desses sistemas de tratamento de esgoto descentralizado e evitar impactos ambientais. Nesse cenário, os Wetlands Construídos para Lodo de Tanque Séptico (WCLTS) surgem como uma Solução Baseada na Natureza (SbN) eficiente e sustentável, integrando-se como componente estratégico de uma Unidade de Gerenciamento de Lodo de Tanque Séptico (UGLTS). O objetivo geral deste trabalho é avaliar as etapas de implementação e o início de operação de uma UGLTS do tipo WCLTS a partir de estratégias operacionais distintas. A infraestrutura da UGLTS compreende tanques de recebimento, sistema de bombeamento e os módulos WCLTS M1 e M2 que possuem 60 m² cada, com maciço filtrante composto por camadas de areia grossa e brita, plantados com macrófitas Salix spp. O regime operacional diferencia-se entre os módulos: o M1 opera com maciço filtrante saturado e recirculação do efluente drenado, enquanto o M2 funciona com drenagem livre e fluxo vertical unidirecional. A implantação da UGLTS englobou atividades de engenharia civil, como terraplanagem, e impermeabilização com geomembrana, entre outras, concluindo-se com o plantio das macrófitas em setembro de 2024. As fases operacionais incluíram testes hidráulicos iniciais, uma etapa de start up com lodo diluído em esgoto tratado para aclimatação e, por fim, a operação continuada apenas com lodo séptico bruto, realizadas ao longo de 2025. As avaliações conduzidas abrangeram testes de vazão de alimentação, monitoramento analítico de parâmetros físico-químicos e a aferição semanal da altura do lodo acumulado na superfície dos WCLTS. Como resultados, o tempo médio para o abastecimento do volume de 7.000 L de lodo em cada módulo WCLTS foi estabelecido entre 20 e 23 minutos por ciclo. Observou-se que o desenvolvimento das macrófitas Salix spp. reduziu a necessidade de remoção de plantas invasoras, sendo necessária a poda da parte aérea para manter a funcionalidade do sistema. No comparativo de desempenho, o módulo M1 apresentou resultados superiores, atingindo 95% de remoção de DQO e 76% de Sólidos Totais (ST), enquanto o M2 alcançou 90% de remoção de DQO, mas apenas 56% de ST. O acúmulo de lodo foi superior no M2 (6,0 a 13,0 cm) em comparação ao M1 (1,5 a 6,0 cm) devido à maior frequência de alimentação de lodo bruto (em média de 4,52 kgST/m².5 meses no M2 e 6,76 kgST/m².5 meses no M1). Infere-se, como conclusão a partir da operação continuada por 5 meses dos módulos WCLTS, que a estratégia de saturação do maciço filtrante e recirculação do efluente líquido drenado apresenta melhor desempenho de tratamento, comparativamente à estratégia de drenagem livre, embora isto conduza para uma operação mais apurada (com mais etapas).; Abstract: The scheduled cleaning of septic tanks is the main maintenance activity to ensure the effectiveness of these decentralized wastewater treatment systems and to prevent environmental impacts. In this context, Constructed Wetlands for Septic Tank Sludge (CWSTS) emerge as an efficient and sustainable Nature-Based Solution (NBS), integrating as a strategic component of a Septic Tank Sludge Management Unit (STSMU). The general objective of this study is to evaluate the implementation stages and the initial operation of a CWSTS-type STSMU based on different operational strategies. The STSMU infrastructure comprises receiving tanks, a pumping system, and the CWSTS modules M1 and M2, each with an area of 60 m², containing a filter bed composed of layers of coarse sand and gravel, planted with macrophytes of the genus Salix spp. The operational regime differs between the modules: M1 operates with a saturated bottom and recirculation of the drained effluent, while M2 operates with free drainage and unidirectional vertical flow. The implementation of the UGLTS included civil engineering activities, such as earthmoving and geomembrane waterproofing, among others, concluding with the planting of macrophytes in September 2024. The operational phases included initial hydraulic tests, a start-up stage using sludge diluted with treated wastewater for acclimation, and finally continuous operation using only raw septic sludge, carried out throughout 2025. The evaluations conducted included influent flow tests, analytical monitoring of physicochemical parameters, and weekly measurements of the height of sludge accumulated on the CWSTS surface. As results, the average time required to feed a volume of 7,000 L of sludge into each CWSTS module was established between 20 and 23 minutes per cycle. It was observed that the development of Salix spp. macrophytes reduced the need for removal of invasive plants, although pruning of the aerial parts was necessary to maintain system functionality. In the performance comparison, module M1 showed superior results, achieving 95% removal of COD and 76% removal of Total Solids (TS), while M2 achieved 90% COD removal but only 56% TS removal. Sludge accumulation was higher in M2 (6.0 to 11.0 cm) compared to M1 (1.5 to 6.0 cm) due to the higher frequency of raw sludge feeding (on average 4.52 kgTS/m²·5 months in M2 and 6.76 kgTS/m²·5 months in M1). It is inferred, as a conclusion from the continuous operation of the CWSTS modules over five months, that the strategy of filter bed saturation combined with recirculation of the drained liquid effluent presents better treatment performance compared to the free drainage strategy, although it requires more refined operation (with more steps). Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271999 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271855 Impactos socioambientais e desafios logísticos humanitários em situações de desastres hidrológicos: estudo de caso de Eldorado do Sul - RS Rosa, Otávio As mudanças climáticas e o aquecimento global têm provocado impactos significativos em diversas regiões do planeta, entre os eventos mais preocupantes destacam-se as chuvas torrenciais e tempestades, que resultam em enchentes, alagamentos e inundações. Tais fenômenos extremos decorrem não apenas da variabilidade climática, mas também de alterações ambientais associadas às ações antrópicas, como o desmatamento, a urbanização desordenada e o aumento das emissões de gases de efeito estufa. O aquecimento global, ao elevar a temperatura média da Terra, altera os padrões climáticos e intensifica o ciclo hidrológico, expondo regiões historicamente sujeitas a precipitações moderadas a episódios cada vez mais severos de chuva. Essas transformações contribuem para a instabilidade do solo e para a sobrecarga dos sistemas de drenagem, ampliando significativamente o risco de desastres tanto em áreas urbanas quanto rurais. Nesse contexto, os desastres hidrológicos têm se tornado progressivamente mais graves, afetando milhões de pessoas e ocasionando a destruição de infraestruturas, moradias e meios de subsistência, como evidenciado pelos eventos ocorridos no estado do Rio Grande do Sul em maio de 2024. Diante desse cenário, a logística humanitária assume papel central na gestão de desastres hidrológicos, uma vez que é responsável por assegurar que recursos essenciais sejam mobilizados e distribuídos de forma rápida e eficiente às áreas afetadas. Sua atuação é fundamental para apoiar as populações atingidas e dar suporte às operações humanitárias, contribuindo para a minimização dos danos e a preservação de vidas. Posto isso, esta pesquisa teve como objetivo identificar os principais impactos ambientais nos componentes físico, biótico e socioeconômico decorrentes de um desastre hidrológico ocorrido em um município do estado do Rio Grande do Sul, por meio da aplicação da metodologia da matriz de impactos, valorada por especialistas. No que se refere à logística humanitária, realizou-se uma análise e avaliação da coordenação das operações e da cadeia de suprimentos humanitária envolvidas no atendimento à população afetada, utilizando-se o método de entrevistas com moradores e atores diretamente envolvidos nas ações de ajuda humanitária. O estudo foi conduzido a partir de uma visita in loco ao município de Eldorado do Sul, gravemente afetado pelo desastre hidrológico de maio de 2024, que serviu como estudo de caso. Essa abordagem possibilitou o desenvolvimento de um modelo teórico de logística humanitária, estruturado a partir de três contextos distintos, com o objetivo de subsidiar melhores práticas na gestão de eventos extremos, com ênfase em desastres hidrológicos. Como resultado, foi estabelecido um catálogo dos principais impactos ambientais decorrentes do desastre analisado, devidamente valorados por especialistas, além da sistematização das percepções da população atingida acerca dos procedimentos de ajuda e apoio recebidos. Essas constatações, aliadas às observações realizadas em campo, fundamentaram a concepção do modelo teórico de logística humanitária proposto, diretamente baseado nas evidências empíricas observadas no estudo de caso.; Abstract: Climate change and global warming have caused significant impacts in several regions of the planet. Among the most concerning events are torrential rains and storms, which result in floods, waterlogging, and inundations. Such extreme phenomena arise not only from climatic variability but also from environmental changes associated with anthropogenic actions, such as deforestation, unplanned urbanization, and increased greenhouse gas emissions. Global warming, by raising the Earth?s average temperature, alters climate patterns and intensifies the hydrological cycle, exposing regions historically subject to moderate rainfall to increasingly severe precipitation events. These transformations contribute to soil instability and the overloading of drainage systems, significantly increasing the risk of disasters in both urban and rural areas. In this context, hydrological disasters have become progressively more severe, affecting millions of people and causing the destruction of infrastructure, housing, and livelihoods, as evidenced by the events that occurred in the state of Rio Grande do Sul in May 2024. In light of this scenario, humanitarian logistics assumes a central role in the management of hydrological disasters, as it is responsible for ensuring that essential resources are mobilized and distributed rapidly and efficiently to the affected areas. Its role is fundamental in supporting affected populations and sustaining humanitarian operations, thereby contributing to damage mitigation and the preservation of lives. Accordingly, this research aimed to identify the main environmental impacts on the physical, biotic, and socioeconomic components resulting from a hydrological disaster that occurred in a municipality in the state of Rio Grande do Sul, through the application of the impact matrix methodology, assessed by specialists. With regard to humanitarian logistics, an analysis and evaluation of the coordination of operations and the humanitarian supply chain involved in assisting the affected population were conducted, using interviews with residents and actors directly involved in humanitarian aid actions. The study was carried out based on an in loco visit to the municipality of Eldorado do Sul, which was severely affected by the hydrological disaster of May 2024 and served as the case study. This approach enabled the development of a theoretical model of humanitarian logistics, structured around three distinct contexts, with the aim of supporting best practices in the management of extreme events, with an emphasis on hydrological disasters. As a result, a catalog of the main environmental impacts resulting from the analyzed disaster was established, duly assessed by specialists, in addition to the systematization of the perceptions of the affected population regarding the procedures of aid and support received. These findings, combined with the field observations, supported the conception of the proposed theoretical humanitarian logistics model, directly based on the empirical evidence observed in the case study. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2025. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271855 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271704 Avaliação das águas indevidas em sistema de esgoto: estudo de caso em região litorânea Campos, Priscila Batista de Os sistemas de esgotamento sanitário brasileiros são concebidos como separador absoluto, no qual as águas pluviais devem ser coletadas de forma independente da rede de esgoto. Entretanto, a prática demonstra que infiltrações subterrâneas e afluxos decorrentes da precipitação frequentemente comprometem a eficiência desses sistemas, ocasionando sobrecargas, extravasamentos e riscos à saúde pública e ao meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo analisar em detalhe a influência das águas indevidas em um sistema de esgoto localizado em região litorânea, tomando como estudo de caso o Sistema de Esgotamento Sanitário da Lagoa da Conceição, em Florianópolis. A metodologia baseou-se na instalação de macromedidores de vazão em duas estações elevatórias de esgoto de dois subsistemas da Lagoa da Conceição, no monitoramento de dados de precipitação e na aplicação de métodos para a quantificação da infiltração, por meio das vazões mínimas noturnas e do afluxo devido à precipitação, a partir da comparação entre períodos secos e chuvosos. O monitoramento realizado ao longo de aproximadamente 12 meses possibilitou identificar a magnitude das parcelas de contribuição indevida e avaliar a resposta do sistema aos diferentes eventos de precipitação e de tempo seco. Os resultados apontaram coeficientes de infiltração que variaram entre 0,26 e 0,43 L/s.km, valores representativos de uma contribuição constante e relevante para a sobrecarga da rede. Em relação à infiltração e afluxo devido à precipitação, os coeficientes variaram de 0,04 a 0,74 L/s.km de contribuição e verificou-se que chuvas em torno de 11 mm já provocam acréscimos de 24% de vazão, enquanto eventos extremos, como a precipitação de 66,6 mm em 24 horas, resultaram em aumentos de até 78% da vazão média de tempo seco, evidenciando elevado risco de sobrecarga e extravasamentos. Observou-se ainda que os efeitos do afluxo persistiram por até 6 dias após o evento chuvoso, caracterizando afluxo tardio em ambos subsistemas. As metodologias de vazões mínimas noturnas e diferença de volumes bombeados em tempo seco e chuvoso, se mostraram adequadas para determinação das parcelas de infiltração de águas subterrâneas e infiltração e afluxo devido à precipitação, respectivamente. Do ponto de vista prático, os resultados forneceram subsídios técnicos para o planejamento e a operação do sistema de esgoto, contribuindo para a redução de falhas e a melhoria da eficiência operacional. No campo acadêmico, ampliou-se a compreensão sobre infiltração e afluxo em redes coletoras de regiões litorâneas e permitiu a validação de metodologias aplicáveis em campo, passíveis de replicação por companhias de saneamento. Conclui-se que as águas indevidas representam fator determinante para o desempenho do sistema da Lagoa da Conceição e que sua quantificação é essencial para o aprimoramento da gestão do saneamento em regiões costeiras.; Abstract: Brazilian sewer systems are designed as fully separate systems, wherein stormwater is collected independently of the sewage system. However, in practice, groundwater infiltration and rainfall-derived inflow and infiltration (RDII) often compromise the efficiency of these systems, leading to overloads, overflows, and risks to public health and the environment. This study aimed to analyze in detail the influence of extraneous water in a sewer system located in a coastal region, using the Lagoa da Conceição sewer system in Florianopolis as a case study. The methodology involved installing flow meters at two sewage pumping stations (one in each of two subsystems of the Lagoa da Conceição system), monitoring rainfall data, and applying methods to quantify infiltration and inflow. Infiltration was quantified using minimum nightly flows, and rainfall-derived inflow and infiltration was determined by comparing data from dry and rainy periods. Monitoring over approximately 12 months enabled the identification of the magnitude of extraneous contributions and an evaluation of the system?s response to different rainfall events and dry-weather periods. The results indicated infiltration coefficients ranging from 0.26 to 0.43 L/s per km. These values represent a constant and significant contribution to overloading of the network. With respect to rainfall-derived inflow and infiltration, the coefficients obtained were between 0.04 to 0,74 L/s per km, and around 11 mm of rainfall can lead to a 24% increase in flow. Extreme events, such as 66.6 mm in 24 hours, resulted in increases of up to 78% of the average dry-weather flow, demonstrating a high risk of overloading and overflows. It was also observed that the effects of inflow persisted for up to 6 days after the rainfall event, indicating delayed inflow in both subsystems. The minimum nightly flow method, and the comparison of pumped volumes in dry and wet weather, proved to be suitable for determining the contributions of groundwater infiltration and rainfall-derived infiltration and inflow, respectively. From a practical perspective, the results provided technical support for planning and operating the sewer system, helping reduce failures and improve operational efficiency. From an academic perspective, the study broadened understanding of infiltration and inflow in coastal sewer networks and enabled the validation of field-applicable methodologies that can be replicated by sanitation companies. It is concluded that extraneous water is a determining factor in the performance of the Lagoa da Conceição system, and that its quantification is essential for improving sanitation management in coastal regions. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2025. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/271704 2025-01-01T00:00:00Z