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O Laboratório de Processos Biológicos (LPB) faz parte do Departamento de Hidráulica e Saneamento (SHS) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC)/Universidade de São Paulo (USP).

LPBNo LPB são desenvolvidas pesquisas sobre processos biológicos de tratamento de água residuária e esgoto sanitário, com ênfase no desenvolvimento e estudo de novas configurações de reatores biológicos e entendimento de aspectos fundamentais dos processos biológicos de tratamento.

O LPB recebe alunos do Programa de Pós-Graduação em Hidráulica e Saneamento da EESC/USP em nível de Mestrado e Doutorado, além de alunos de iniciação científica oriundos dos cursos de graduação da EESC, de outras unidades da USP e de outras instituições.

A garantia da qualidade e eficiência dos processos biológicos de tratamento de águas residuárias está centrada no conhecimento gerado nas áreas da Engenharia e Microbiologia, sobre os aspectos fundamentais que governam esses processos. Os resultados são bastante positivos para o saneamento básico e ambiental. Para atingir estes objetivos, o LPB congrega equipe multidisciplinar, com atuação conjunta em duas áreas: Engenharia de Processos - por meio de estudos de reatores biológicos e seus fundamentos e a área de Microbiologia e Biologia molecular - por meio do da aplicação de técnicas tradicionais de microbiologia e aquelas de caracterização microbiana dos reatores.

DSC05564Os principais objetivos dos pesquisadores do LPB refere-se ao desenvolvimento de novas concepções de biorreatores para tratamento de águas residuárias, estudo aprofundado dos fenômenos de transferência e de conversão biológica que ocorrem no interior dos reatores e a avaliação da aplicabilidade prática dos sistemas, contemplando construção, operação e custos. Por meio dessa linha de atuação visa-se, principalmente, maior entendimento dos fundamentos do tratamento biológico de águas residuárias e a conseqüente aplicação de novos sistemas biológicos, fundamentada em bases racionais.

As linhas de pesquisa desenvolvidas versam sobre temas tecnológicos e científicos. O desenvolvimento e estudo de aplicabilidade de reatores para tratamento de águas residuárias específicas é tema tecnológico central. Os fenômenos de transferência de massa, a cinética de conversão biológica da matéria orgânica, a hidrodinâmica são temas fundamentais abordados nas linhas de pesquisa. A modelagem matemática dos reatores, contemplando os fenômenos fundamentais é consequência direta desses estudos com objetivos de otimização, simulação e aumento de escala dos reatores.


DSC05544O LPB tradicionalmente tem como principal objeto de pesquisa os processos anaeróbios de tratamento. São estudados aspectos de reatores já consagrados como o reator de manta de lodo e escoamento ascendente (UASB), e desenvolvidos reatores inovadores, principalmente utilizando o conceito de biomassa imobilizada ou aderida. Esse conceito resulta nos reatores com células imobilizadas, também denominados de reatores com biofilme ou de crescimento aderido e, até mesmo, biofiltros ou filtros biológicos. O estudo dos fenômenos de adesão e imobilização em variados suportes inertes é tema frequentemente enfocado nas pesquisas desenvolvidas no LPB.

A aplicação de reatores anaeróbios para remediação de águas contaminadas tem sido também objeto de estudo. A remoção de contaminantes em águas residuárias ou em cursos d´água, como por exemplo pentaclorofenol, fenol, formaldeído, benzeno, tolueno, etilbenzeno, xilenos, bifenilaspolicloradas (PCB) e surfactantes tem sido avaliada utilizando reatores anaeróbios utilizando material suporte para adesão da biomassa.

DSC05561Além do estudo de reatores anaeróbios o LPB vem desenvolvendo pesquisas em sistemas biológicos combinados anaeróbio/aeróbio visando à melhoria da qualidade do efluente gerado e a remoção de nutrientes como nitrogênio e fósforo.

Os processos biológicos de tratamento de rejeitos incorporam uma variedade de espécies microbianas e, portanto, uma enorme versatilidade metabólica. São observados microrganismos capazes de degradar compostos complexos e artificialmente sintetizados pela atividade industrial, como também, representantes que degradam moléculas orgânicas muito simples produzindo, por exemplo, gás metano e hidrogênio. Nesse enfoque, de produção de biogás os grupos do LPB pretendem também avaliar a geração de bioenergia em reatores anaeróbios na forma de hidrogênio e metano. Estudar a aplicabilidade do biohidrogênio em células a combustível, bem como aplicar o metano gerado em reatores metanogênicos como matéria-prima para produção de dimetil éter, além da adequação ambiental dos efluentes e resíduos gerados nos sistemas de geração de bioenergia a partir de águas residuárias.

A microbiologia dos sistemas de tratamento de águas residuárias exige do pesquisador, conhecimentos em diferentes tópicos da biologia dos microrganismos, como fisiologia, bioquímica, ecologia microbiana, taxonomia, cinética do crescimento celular, etc. Além disso, o conjunto do conhecimento deve contemplar a compreensão e otimização dos sistemas de engenharia, considerando construção, configuração e operação de reatores. A ligação entre os aspectos microbiológicos e tecnológicos é característica indispensável a qualquer processo em Biotecnologia. No caso dos reatores biológicos aplicados ao saneamento, deve-se considerar que essas pesquisas, em sua grande maioria, contemplam estudos sobre consórcios microbianos, que se desenvolvem sob condições aeróbias e/ou anaeróbias.

O Departamento de Hidráulica e Saneamento da EESC-USP desenvolve pesquisas em Microbiologia dos sistemas de tratamento de rejeitos há mais de 20 anos. Atualmente, o LPB congrega um grupo de pesquisadores que atua em projetos sobre cinética do crescimento celular de micro-organismos mesófilos e termófilos, biodegradação de poluentes tóxicos, dinâmica da formação de biofilmes anaeróbios, técnicas moleculares para identificação e estudos da composição microbiana em reatores (FISH, DGGE, Pirosequenciamento, etc.) e técnicas microbiológicas de rotina para o monitoramento celular de reatores em operação.

As linhas de pesquisa principais do Laboratório de Processos Biológicos são:

  • Desenvolvimento e a análise de reatores biológicos
  • Dinâmica da formação e estrutura de biofilmes anaeróbios
  • Estudo de sistemas combinados anaeróbios/aeróbios
  • Biodegradação de poluentes tóxicos
  • Produção de bioenergia

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http://www.shs.eesc.usp.br/informacao/laboratorios/lpb/