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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40976| Título: | Aplicação e imobilização de lacase em resíduos da construção civil para tratamento de águas de córrego urbano em wetlands construídos de fluxo vertical subsuperficial |
| Título(s) alternativo(s): | Application and immobilization of laccase on construction waste for the treatment of urban stream water in vertical subsurface flow constructed wetlands |
| Autor(es): | Velasquez Torrico, Adriana Paola |
| Orientador(es): | Passig, Karina Querne de Carvalho |
| Palavras-chave: | Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico Wetlands construídos Lacase Enzimas - Aplicações industriais Corantes e tingimento - Aspectos ambientais Sewage - Purification - Biological treatment Constructed wetlands Laccase Enzymes - Industrial applications Dyes and dyeing - Environmental aspects |
| Data do documento: | 27-Abr-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | VELASQUEZ TORRICO, Adriana Paola. Aplicação e imobilização de lacase em resíduos da construção civil para tratamento de águas de córrego urbano em wetlands construídos de fluxo vertical subsuperficial. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2026. |
| Resumo: | A aplicação de enzimas oxidativas em wetlands construídos tem sido investigada como estratégia para ampliar a remoção de compostos recalcitrantes que os mecanismos convencionais do leito filtrante não degradam com eficiência. Neste estudo foi avaliado o desempenho de wetlands construídos de fluxo vertical subsuperficial (WCFV), preenchidos com fragmentos de tijolo cerâmico e vegetados com Eichhornia crassipes, no tratamento de água do córrego Ribeirão dos Müller, com e sem adição de lacase produzida por Trametes villosa. A lacase foi obtida por fermentação em meio líquido com resíduos agroindustriais, atingindo atividade máxima de 9.106,44 U L-1 no 12.o dia de cultivo, e padronizada a 500 U L-1. Dois sistemas em escala de bancada, com 2 L de volume útil e aeração contínua, foram operados em batelada com ciclos de 48 h ao longo de 162 dias: Sistema A, com adição de lacase livre a 500 U L-1, e Sistema B, controle sem enzima. A operação foi dividida em Fase I, sem adição de corante, e Fase II, com azul de indigotina a 25 mg L-1 como contaminante modelo. Na Fase I, ambos os sistemas apresentaram eficiências elevadas de remoção: DQO de 91,8% e 85,3%, NTK de 87,4% e 88,8%, N-Amon de 95,2% e 94,1% e PT de 50,0% e 95,1% nos Sistemas A e B, respectivamente. A menor eficiência de remoção do PT no Sistema A foi atribuída à presença residual de KH2PO4 proveniente do meio de cultivo no afluente. Na Fase II, a descoloração do azul de indigotina atingiu 86,32% no Sistema A e 72,81% no Sistema B (p-valor = 0,0009), confirmando a contribuição catalítica da lacase na descoloração do corante. A imobilização covalente da lacase em resíduos da construção civil foi avaliada em seis materiais suporte, dos quais o tijolo cerâ- mico apresentou viabilidade técnica, com atividade recuperada de 17,21% após otimização do protocolo. Em ensaios de bancada com três ciclos consecutivos de 48 h, a lacase imobilizada alcançou descoloração de 19,3 a 25,5% sem renovação enzimática, retendo 75,7% da capacidade catalítica entre o primeiro e o terceiro ciclo. Normalizada pelo número de doses aplicadas, a lacase imobilizada atingiu 67,1% de descoloração por dose, valor 28% superior ao da lacase livre (52,5%), evidenciando melhor aproveitamento enzimático na forma imobilizada. Os resultados demonstram que a associação da lacase com wetlands construídos preenchidos com tijolo cerâmico constitui alternativa viável para a remoção de compostos recalcitrantes em águas de córrego urbano. |
| Abstract: | The application of oxidative enzymes in constructed wetlands has been investigated as a strategy to enhance the removal of recalcitrant compounds that conventional filter bed mechanisms do not efficiently degrade. In this study, the performance of vertical subsurface flow constructed wetlands (VSFCW) filled with red ceramic brick fragments and vegetated with Eichhornia crassipes was evaluated in the treatment of urban stream water from Ribeirão dos Müller, with and without the addition of laccase produced by Trametes villosa. Laccase was obtained by liquidstate fermentation using agroindustrial waste, reaching a maximum activity of 9,106.44 U L-1 on the 12th day of cultivation, and standardized to 500 U L-1. Two bench-scale systems with 2 L working volume and continuous aeration were operated in batch mode with 48 h cycles over 162 days: System A, with the addition of free laccase at 500 U L-1, and System B, an enzymefree control. Operation was divided into Phase I, without dye addition, and Phase II, with indigo carmine at 25 mg L-1 as a model contaminant. In Phase I, both systems achieved high removal efficiencies: COD of 91.8% and 85.3%, TKN of 87.4% and 88.8%, N-Ammon of 95.2% and 94.1%, and TP of 50.0% and 95.1% in Systems A and B, respectively. The lower TP removal efficiency in System A was attributed to residual KH2PO4 from the fungal growth medium in the influent. In Phase II, indigo carmine decolorization reached 86.32% in System A and 72.81% in System B (p-value = 0.0009), confirming the catalytic contribution of laccase to dye decolorization. Covalent immobilization of laccase on construction and demolition waste was evaluated on six support materials, of which red ceramic brick showed technical feasibility, with 17.21% recovered activity after protocol optimization. In bench-scale assays with three consecutive 48 h cycles, immobilized laccase achieved 19.3 to 25.5% decolorization of indigo carmine without enzyme renewal, retaining 75.7% of catalytic capacity between the first and the third cycle. When normalized by the number of enzymatic doses applied, immobilized laccase reached 67.1% decolorization per dose, a value 28% higher than that of free laccase (52.5%), indicating better enzymatic utilization in the immobilized form. The results demonstrate that the integration of laccase with constructed wetlands filled with red ceramic brick is a viable alternative for the removal of recalcitrant compounds from urban stream water. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40976 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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