Programa de Pós-Graduação em
Tecnologias Ambientais - PPGTAMB
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR
GABARITO DA PROVA ESCRITA DO PROCESSO SELETIVO PARA DISCENTE – TURMA 2016
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS - PPGTAMB
1. No seu volume 347, de março de 2015, a revista Science, publicou na seção "Letters" o texto
intitulado "Brazil’s drought: Beware deforestation". No referido texto, de autoria de pesquisadores
da Universidade de São Paulo e de uma universidade australiana, é discutida a estreita relação entre
o desmatamento e os eventos de seca registrados recentemente no Brasil. Destacam ainda, o papel
da floresta Amazônica na regulação do ciclo hidrológico, por meio do grande volume de vapor d'água
liberado anualmente pelo processo de evapotranspiração. Os pesquisadores destacam que, dada a
crescente preocupação com as mudanças climáticas globais, a restauração de áreas que foram
desmatadas, a contenção do desmatamento e degradação das florestas são importantes estratégias
para conter tais mudanças. Segundo eles, estas ações deveriam ser uma prioridade na agenda
ambiental do Brasil. (Science, 27 MARCH 2015 • VOL 347 ISSUE 6229)
a) Nesse contexto, considere sua possível atuação em programas de restauração de áreas
degradadas visando a conservação dos recursos hídricos. Dentre as estratégias que você poderia
adotar para a restauração dessas áreas estão as técnicas de nucleação, que podem impulsionar o
processo de regeneração natural implicando em custos mais baixos quando comparadas ao plantio
de mudas em extensas áreas. Entre elas estão os poleiros artificiais e a transposição do solo, o
plantio de mudas em ilhas, a transposição de galharia, e a hidrossemeadura. Discorra sobre os
efeitos ecológicos funcionais dessas técnicas.
Resposta: Entre os efeitos ecológicos funcionais estão os seguintes: recomposição do banco de
sementes e plântulas, recomposição da micro e macrofauna do solo, reposição da matéria orgânica
do solo, recomposição da chuva de sementes, colonização da área por dispersores de sementes (aves
e morcegos), atração de polinizadores, contenção de processos erosivos, abafamento de processos
de contaminação biológica, resgate de flora.
b) Considerando sua possível atuação em programas de restauração de matas ciliares, indique outra
técnica que poderia ser proposta, abordando quais seriam suas implicações, benefícios e
dificuldades.
Resposta: Entre os procedimentos que podem ser adotados estão: Isolamento da área, retirada dos
fatores de degradação, correção do solo, eliminação seletiva ou desbaste de espécies competidoras,
adensamento de espécies com uso de sementes ou mudas, enriquecimento de espécies com uso de
sementes ou mudas, implantação de consórcio de espécies com uso de mudas ou sementes, indução
e condução de propágulos autóctones.
2. Foi solicitado a um estudante que prepare 350 mL de uma solução 0,35 mol L-1 de H2SO4 (ácido
sulfúrico). Está disponível no laboratório um frasco contendo um litro deste ácido conforme recebido
da empresa fabricante. No rótulo consta que a pureza é de 96% e a densidade de 1,849 kg L-1. Qual
deve ser o volume retirado do frasco do ácido concentrado para preparar tal solução.
Resposta: 6,76 mL.
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3. O biodiesel é constituído por ésteres de ácidos graxos, derivado basicamente de diversas fontes
vegetais. Pode ser obtido a partir da reação de transesterificação, que consiste na reação entre três
moléculas de álcool com uma molécula de triglicerídeo (óleo), produzindo três moléculas de ésteres
alquílicos (biodiesel) e uma de glicerol na presença de um catalisador.
No entanto, para aumentar a produção de biodiesel, utiliza-se álcool em quantidade muito superior à
proporção estequiométrica da reação. Explique, com base no equilíbrio químico da reação, por que
quantidades elevadas de álcool aumentam o rendimento deste processo.
Resposta: Com base no equilíbrio químico, o aumento da concentração de um dos componentes
acarreta o deslocamento do equilíbrio no sentido de consumir esse componente. No caso do
biodiesel, o aumento na concentração de álcool leva ao consumo deste, ou seja, ocorre o
deslocamento do equilíbrio no sentido de aumentar a concentração do éster (biodiesel).
4. Considerando a importância de se conhecer a dinâmica natural das espécies para a restauração de
ecossistemas degradados, analise as proposições abaixo.
I) A sucessão ecológica, por envolver poucas variáveis, é considerada um processo simples e de
fácil aplicação.
II) Na sucessão ecológica, uma comunidade pioneira evolui até um ponto de equilíbrio
denominado clímax, o qual se caracteriza por possuir crescimento rápido, ciclo de vida curto,
baixa diversidade de espécie, pouca estratificação, baixa diversidade bioquímica e grande
capacidade para resistir à exploração.
III) Sucessão ecológica consiste em um processo contínuo, direcional e não estacional de
colonização e extinção das populações em uma comunidade, que gera mudanças na
estrutura da comunidade em uma determinada área ao longo do tempo.
IV) A presença ou ausência de certas espécies, bem como a sua densidade, pode indicar a
qualidade do ambiente, mas não a degradação dos ecossistemas.
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V) A fragmentação florestal hoje é considerada umas das principais causas relacionadas com a
perda da biodiversidade e isto está altamente relacionado com o efeito de borda, a redução
da variabilidade genética, a redução do tamanho de populações, a maior suscetibilidade a
distúrbios desses fragmentos.
Estão corretas as seguintes afirmações:
a) I, III, IV e V.
b) III e V. (Alternativa Correta)
c) I, II e III.
d) I, II, III, IV e V.
e) II e IV.
5. Os esgotos sanitários variam no espaço, em função de diversas variáveis desde o clima até hábitos
culturais, variam também ao longo do tempo, o que torna complexa sua caracterização. Metcalf &
Eddy (2003) apresentam uma caracterização média dos esgotos, conforme Tabela 1. Avaliando os
poluentes presentes nessa caracterização, sugira um sistema de tratamento secundário, para que a
matéria orgânica (DBO e DQO) e o nitrogênio (orgânico e amoniacal) sejam satisfatoriamente
removidos e atendam o padrão de lançamento especificado pela Resolução do CONAMA n. 430/2011
que dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes e a Resolução da SEMA/PR
n.021/2009 que dispõe sobre licenciamento ambiental, estabelece condições e padrões ambientais e
da outras providencias, para empreendimentos de saneamento.
Tabela 1 - Características físico-químicas e biológicas dos esgotos
Parâmetros (unidade)
Concentração média
-1
DBO (mg.L )
220
-1
DQO (mg.L )
500
-1
Nitrogênio Orgânico (mg.L )
15
-1
Nitrogênio Amoniacal (mg.L )
25
-1
Fósforo Total (mg.L )
8
-1
Fósforo Orgânico (mg.L )
3
-1
Sólidos Totais (mg.L )
720
Sólidos Suspensos Totais (mg.L-1)
220
-1 -1
Sólidos Sedimentáveis (mL.L h )
10
-1
Cloreto (mg.L )
50
-1
Sulfato (mg.L )
30
-1
Óleos e Graxas (mg.L )
100
Coliformes Totais (NMP/100mL)
107 - 108
Coliformes Termotolerantes (NMP/100mL)
106 - 107
Fonte: Adaptado de Metcalfy & Eddy (2003).
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Resposta:
Remoção de Matéria orgânica – processos biológicos aeróbios ou anaeróbios, por exemplo: lagoas de
estabilização (anaeróbias, facultativas, maturação, etc.) e aeradas mecanicamente (aeradas aeróbias
de mistura completa, facultativas aeradas, etc.), lodo ativados, filtros biológicos, reatores anaeróbios
(UASB, RALF, etc), entre outros reatores biológicos.
Remoção de Nitrogênio – remoção biológica convencional de nitrogênio (amonificação-nitrificaçãodesnitrificação). Pode ser alcançada por um sistema composto por reator anaeróbio (amonificação),
reator aeróbio (nitrificação) e anóxico (desnitrificação).
Além da remoção biológica convencional (nitrificação-desnitrificação) a remoção de nitrogênio pode
ser alcançada através de novas rotas e configurações, como: SHARON (single-reactor high-activity
ammonia removal over nitrite); ANAMMOX (anaerobic ammonia oxidation); CANON (completely
autotrophic nitrogen removal over nitrite); Processo NOx - desnitrificação por nitrificantes; OLAND
(oxygen limited autotrophic nitrification denitrification); DEMON (Desamonificação aeróbia/anóxica);
entre outras.
6. Marque (V) para as afirmações verdadeiras e (F) para as falsas e, assinale a alternativa correta:
(
) A DQO e a DBO são métodos utilizados para caracterizarem efluentes quanto à carga
orgânica de poluentes. A diferença entre a DQO e a DBO indica aproximadamente a porcentagem de
matéria orgânica não biodegradável presente no efluente.
(
) Dentre os principais parâmetros utilizados no controle de resíduos destacam-se a Demanda
Química (DQO) e a Bioquímica (DBO520) de Oxigênio. Se certo resíduo apresenta uma DQO de 2000
mg.L-1 e uma DBO520 de 200 mg.L-1 pode-se dizer que a matriz (o resíduo) é biodegradável.
(
) A caracterização de um efluente industrial resultou em um valor de DBO5 = 300 mg/L e DQO
= 1750 mg/L. A relação DQO/DBO5 desse efluente indica como processo de tratamento o físicoquímico, devido à degradabilidade lenta da parcela biodegradável.
(
) Nos processos biológicos a remoção de DBO processa-se segundo uma reação de primeira
ordem e o decaimento bacteriano uma reação de zero ordem.
(
) A nitrificação ocorre, geralmente, na DBO de primeiro estágio e a oxidação da matéria
carbonácea ocorre, geralmente, na DBO de segundo estágio.
(
) Na determinação da DQO pelo método colorimétrico utilizando o dicromato de potássio em
meio ácido, o íon dicromato que oxida a matéria orgânica da amostra, muda o estado de cromo
hexavalente (Cr+6) para cromo trivalente (Cr+3). Ambas as espécies de cromo são coloridas e
absorvidas na região visível do espectro, porém o íon dicromato (Cr2O7)-2 é fortemente absorvido no
comprimento de onda de 400nm, no qual a absorção do íon cromo (Cr+3) é muito menor e, o íon
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cromo (Cr+3) absorve fortemente na região do 600nm no qual o dicromato tem absorção próxima a
zero.
(
) Na determinação da DQO pelo método do refluxo aberto, após digestão da amostra, em
meio ácido, com dicromato de potássio, o excesso de dicromato remanescente é titulado com uma
solução de sulfato ferroso amoniacal [Fe(SO4)2NH4)2], determinando-se assim a quantidade de
oxigênio consumida na reação.
Com relação às afirmativas acima, assinale a alternativa correta.
(A) V, F, V, F, F, F, F
(B) V, F, V, V, V, V, V
(C) V, V, F, F, F, V, V
(D) V, F, V, F, F, V, V (Alternativa Correta)
(E) F, V, F, V, V, F, F
7. O biogás pode ser obtido a partir do tratamento anaeróbio de efluentes dos setores agroindustrial,
urbano (lodo das estações de tratamento dos efluentes domésticos) e ainda nos aterros de Resíduos
Sólidos Urbanos (RSU). A análise da composição do biogás obtido pode ser realizada por meio da
cromatografia gasosa. Para utilizar essa técnica é preciso conhecer a composição de um biogás
produzido sinteticamente (biogás padrão). No Laboratório de Análises Ambientais, o responsável
técnico realizou a leitura de uma amostra de biogás padrão, de composição conhecida, em um
cromatógrafo e obteve os resultados apresentados na Tabela 2. A análise da composição de biogás
foi realizada por meio de cromatografia gasosa em um cromatógrafo com Detector de Condutividade
Térmica (TCD), sendo identificadas as frações de ar atmosférico (presença de N 2 e O2), metano (CH4),
dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Logo após a análise do biogás padrão, o
técnico analisou uma amostra de biogás obtida em um biodigestor. Os valores obtidos para a área de
cada curva do cromatograma do biogás do biodigestor, para os mesmos tempos de detecção, são
apresentados na Tabela 3.
Tabela 2 – Resultados da análise de uma amostra de biogás padrão por cromatografia.
Tempo de
Área da curva no
Composição do biogás
detecção
cromatograma
padrão
(min)
(cm2)
(composição conhecida)
Ar atmosférico (N2+O2)
1,959
90895,80
3,25%
Metano
2,037
908645,76
55,16%
Dióxido de carbono
2,545
940114,19
40,81%
Sulfeto de Hidrogênio
5,599
11869,79
0,78%
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Tabela 3 – Resultados da análise de uma amostra de biogás de biodigestor por cromatografia.
Tempo de
Área da curva no
detecção
cromatograma
(min)
(cm2)
Ar atmosférico (N2+O2)
1,959
537300,55
Metano
2,106
852423,63
Dióxido de carbono
2,541
634100,80
Sulfeto de Hidrogênio
5,623
23459,10
De acordo com os resultados apresentados para as áreas da curva para o biogás do biodigestor, na
Tabela 3, determine a composição da amostra do biogás do biodigestor.
Resposta:
As composições podem ser obtidas, por exemplo, para o metano da seguinte forma:
x = (0,5516 * 852423,63) / 908645,76 = 0,5175 = 51,75%
Para os outros gases, as respostas esperadas são: ar atmosférico igual a 19,21%, dióxido de carbono
27,53% e sulfeto de hidrogênio 1,54%.
8. Sabe-se que sementes de Moringa Oleífera lam possuem proteínas solúveis em água que
apresentam comprovado potencial coagulante. Neste contexto, foi preparado o extrato
aquoso de sementes de Moringa, utilizando-se da proporção 5 g de sementes para 100 mL
de água destilada. Considera-se que o princípio ativo responsável pela coagulação seja
extraído integralmente, resultando portanto, na concentração de 50 mg.mL -1. Em um
estudo, em escala de bancada, deseja-se aplicar a dosagem 1000 mg.L-1 do extrato de
coagulante natural preparado, a um efluente de laticínio a ser tratado. Como o sistema de
tratamento opera em fluxo contínuo, a alimentação do extrato deve ser feita com o auxílio
de uma bomba peristáltica. Realizou-se a calibração desta bomba, chegando a equação
Q = 5,5 (ddp) – 25 ; onde “Q” representa a vazão de extrato em mL.min-1 e “ddp” representa
a diferença de potencial a ser utilizada na bomba, em V. Sabe-se ainda que a faixa de
trabalho da bomba varia de 8 a 12V. Neste contexto, sabendo que o volume útil do reator
onde é feito o tratamento é de 10L, e o tempo de retenção hidráulica é de 20 min,
determine:
a) A vazão do efluente industrial a ser implementada.
b) A vazão do extrato coagulante a ser alimentada e a diferença de potencial a ser
empregada na bomba peristáltica. Haverá a necessidade de diluir o extrato? Se houver,
que diluição você sugeriria?
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Resposta:
a) Q = 0,5 L.min-1.
b) É necessário diluir o extrato, pois, caso a diluição não seja feita a bomba peristáltica deveria
trabalhar com tensão de 7 V, valor fora da faixa de trabalho da bomba. Uma possível diluição
seria de 50/100 mL, sendo que para este caso a tensão requerida para a bomba seria 9 V, valor
dentro da faixa de trabalho desta.
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