Programa de Pós-Graduação em
Tecnologias Ambientais - PPGTAMB
Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR
GABARITO PROVA ESCRITA DO PROCESSO SELETIVO PARA TURMA 2014 DO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIAS AMBIENTAIS - PPGTAMB
1. A partir dos conceitos de Ecologia, defina Ecossistema.
Ecossistema pode ser definido como o conjunto de fatores bióticos (elementos vivos) e abióticos (não
vivos) no qual flui energia e minerais são ciclados. As partes fundamentais de um ecossistema são os
produtores (plantas verdes), os consumidores (herbívoros e carnívoros), os organismos responsáveis
pela decomposição (fungos e bactérias) e os componentes não vivos ou abióticos, formados por
matéria orgânica morta e nutrientes, presentes no solo e na água. Odum (1988, p. 9) define sistema
ecológico ou ecossistema como “[...] qualquer unidade (biossistema) que abranja todos os
organismos que funcionam em conjunto (a comunidade biótica), numa dada área, interagindo com o
ambiente físico de tal forma que um fluxo de energia produza estruturas bióticas claramente
definidas e uma ciclagem de materiais entre as partes vivas e não vivas”.
2. Os sistemas de tratamento de águas residuárias são classificados em função do tipo de material a
ser removido e da eficiência de sua remoção. Assinale a alternativa que corresponde ao objetivo
geral do tratamento terciário.
(a) Remover sólidos grosseiros e é aplicado normalmente em qualquer tipo de água residuária.
Consiste em grades, peneiras, caixas de areia, caixas de retenção de óleos e graxas.
(b) Depurar águas residuárias por processos biológicos e tem a finalidade de reduzir o teor de
matéria orgânica solúvel nos despejos. Consiste em lodos ativados, filtros biológicos, lagoas aeradas
e de estabilização, digestor anaeróbico de fluxo ascendente e sistemas de disposição no solo, entre
outros.
(c) Remover sólidos finos em suspensão nos efluentes. Consiste em tanques de flotação,
decantadores e fossas sépticas.
(d) Remover substâncias não eliminadas em níveis desejados nos tratamentos que o antecedem,
como nutrientes, microrganismos patogênicos, substâncias que deixam cor nas águas, entre outros.
Consiste em lagoas de maturação, cloração, ozonização, radiações ultravioleta, filtros de carvão
ativado e precipitação química em alguns casos.
(e) Remover todos os tipos de lodos, visa a sua desidratação ou adequação para disposição final.
Consiste em leitos de secagem, centrífugas, filtros-prensa, filtros a vácuo, prensas desaguadoras,
digestão anaeróbica ou aeróbica, incineração e disposição no solo.
Alternativa correta “d”.
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3. Os ésteres de ácidos graxos, popularmente conhecidos como “biodiesel”, têm sua mistura ao
diesel de origem fóssil, regulamentada por Lei. Neste contexto, argumente sobre as vantagens e
desvantagens do biodiesel, abordando tanto sua utilização pelo consumidor final, quanto sua cadeia
produtiva.
Algumas vantagens do biodiesel: sua utilização proporciona uma redução nas principais emissões
presentes nos gases de exaustão; é derivado de matérias-primas renováveis, sendo que a gama de
possíveis matérias-primas é elevada; é biodegradável; possui alto ponto de fulgor; apresenta
excelente lubricidade, principalmente em comparação ao diesel com baixo teor de enxofre. Algumas
desvantagens do biodiesel: por ser biodegradável seu armazenamento e logística de distribuição são
dificultados; apresenta queda de desempenho a baixas temperaturas.
4. É solicitado a um técnico de laboratório que prepare uma solução de 500 mL a 0,5 mol.L-1 de H2SO4
(ácido sulfúrico) . Está disponível no laboratório um frasco contendo um litro deste ácido e, conforme
recebido do fabricante, consta no rótulo que a pureza é de 99%, densidade de 1,85 kg.L-1 e peso
molecular de 98,00 g.mol-1. Qual deve ser o volume retirado do frasco do ácido concentrado para
preparar tal solução. Admita grau de ionização de 100%.
Resposta Questão 4
0,5 mols de H2SO4 equivalem a 49 g (massa requerida para o preparo de 1L de solução).
Para o preparo de 500 mL de solução, necessitaríamos de 24,5 g. Ou ainda, considerando a pureza de
99% do reagente, a massa requerida seria de aproximadamente 24,75 g.
Utilizando a densidade do ácido, tem-se que 24,75 g equivalem a aproximadamente 13,4 mL de ácido
sulfúrico, volume este que deveria ser retirado do frasco para o preparo da solução desejada.
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5. As águas residuárias, de um curtume, possuem as características apresentadas na Tabela 1.
Avaliando os poluentes presentes nessa caracterização, comente sobre os principais efeitos da
matéria orgânica, do nitrogênio e do cromo quando lançados num corpo receptor, caso esses
poluentes não sejam removidos satisfatoriamente pelo sistema de tratamento dessa indústria. Sugira
um sistema de tratamento, composto por operações e processos, para que matéria orgânica,
nitrogênio e cromo sejam satisfatoriamente removidos desse efluente.
Tabela 1 – Características das águas residuárias de um curtume
Parâmetros (unidade)
Faixa
-1
DBO (mg.L )
532 - 1500
-1
DQO (mg.L )
2.500 - 3.500
-1
Nitrogênio Total (mg.L )
190 - 260
4+
-1
NH -N (mg.L )
65 - 216
pH
8,4 - 11,8
Cloreto (mg.L-1)
400 - 3.200
-1
Sulfato (mg.L )
246 - 1.650
-1
Sulfeto (mg.L )
40 - 303
-1
Cromo(mg.L )
60 - 160
-1
Óleos e Graxas (mg.L )
154 - 976
-1
Sólidos em suspensão (mg.L )
2.490 - 21.350
Fonte: Adaptado de FORESTI (1972).
Resposta Questão 5
Os principais efeitos seriam: para a matéria orgânica, consumo de oxigênio; nitrogênio, eutrofização;
e cromo, toxicidade. O sistema de tratamento, envolvendo operações e processos, poderia englobar:
processos biológicos para remoção da matéria orgânica, como por exemplo, lagoas de estabilização,
lodos ativados, filtro biológico, etc; processo biológico para remoção de nitrogênio (nitrificaçãodesnitrificação), remoção química, etc; para remoção do cromo, oxidação, precipitação química,
adsorção, troca iônica, etc.
6. Durante um experimento em batelada produziu-se um volume de 300 mL de biogás, medido em
um aparato volumétrico. O ensaio experimental foi conduzido a uma temperatura ambiente média
de 27⁰C. Sabe-se que o volume dos gases é influenciado tanto pela variação de pressão quanto pela
temperatura do meio em que o experimento é realizado. Por isso, os volumes de biogás produzidos
em diferentes condições de temperatura e pressão devem ser sempre comparados nas CNTP
(Condições Normais de Temperatura e Pressão). Para este experimento descrito, qual o erro, em
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relação à correção do volume, que o pesquisador cometerá caso ele não corrija a temperatura para a
condição padrão? Considere que a pressão atmosférica no experimento também era igual a 1 atm.
Informações adicionais - CNTP para gases: 1 atm e 0⁰C. T(K)=T(⁰C)+273.
Resposta Questão 6
Utilizando a equação dos gases ideais, como uma aproximação para o biogás, é possível chegar na
seguinte expressão: Vcorrigido = Vmedido (TCNTP/Tambiente), e então o volume corrigido de biogás
seria, Vcorrigido = 300 mL (273K/300K) = 273 mL, portanto, ocasionando um erro de 27 mL.
7. Uma indústria firmou contrato para fornecimento de briquetes, constituídos a base de resíduos
sólidos de seu processo produtivo. Por especificação de seus clientes, o briquete não deve conter
mais do que 10% de umidade e 10% de cinzas. Os resíduos industriais destinados à produção dos
briquetes possuem 15% de umidade, 15% de material volátil, 50% de carbono e 20% de cinzas. Para
atingir as especificações a empresa pretende misturar o material com uma certa quantidade de
coque de petróleo, de composição: umidade 5%, material volátil 10%, carbono 85%. Qual a
quantidade de coque de petróleo que deve ser adicionada a 100 kg de resíduo industrial?
Adaptado de HIMMELBLAU (2006).
Resposta Questão 7
Fazendo um balanço de massa global para o sistema tem-se:
mresíduo + mcoque = mtotal
E utilizando um dos balanços de massa por componente:
Fazendo um balanço de massa para a umidade tem-se:
0,15 mresíduo + 0,05 mcoque = 0,10 mtotal
Ou ainda,
Fazendo um balanço de massa para as cinzas tem-se:
0,20 mresíduo = 0,10 mtotal
Chega-se a massa de coque que deve ser misturada a 100 kg de resíduos:
100 kg de coque.
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8. Argumente sobre o tema “manejo de bacias hidrográficas” sob o ponto de vista das implicações
práticas do mesmo sobre os seguintes aspectos: quantidade de água; qualidade da água; regime de
vazão.
Quantidade de água: O manejo da bacia sob o ponto de vista da quantidade de água deve
levar em consideração o balanço entre a disponibilidade e a demanda, gerando subsídios
para os programas de gestão dos recursos hídricos com vistas ao atendimento das
demandas da bacia. Qualidade da água: O uso do solo da bacia terá implicações diretas na
qualidade da água dos corpos hídricos. Entre elas, pode-se citar: No meio rural, as atividade
agrícolas e pecuárias poderão gerar poluentes que afetarão os cursos d’água caso as
tecnologias de prevenção não estejam sendo aplicadas; Equilíbrio da ciclagem
biogeoquímica de nutrientes, se dá por meio da manutenção da vegetação ripária, entre
outras, que devem ser selecionadas localmente, em sintonia com as atividades
desenvolvidas. Já para as atividades pecuárias, envolvendo a produção de proteínas, os
resíduos gerados necessitam de sistemas de tratamento/reaproveitamento de dejetos, de
forma a manter o equilíbrio geoquímico da bacia. A retroalimentação do sistema de
produção vegetal a partir do resíduo da produção animal viabiliza a permanência dos
nutrientes na unidade de produção agrícola; No meio urbano, a prevenção do
comprometimento da qualidade dos recursos hídricos superficiais se dá, por exemplo, por
meio das técnicas de esgotamento sanitário, do tratamento de efluentes industriais, da
separação e disposição adequada dos resíduos sólidos e dos sistemas eficazes de
drenagem urbana. Regime de vazão: A manutenção da regularidade do regime de vazão
passa, essencialmente, pela manutenção das condições de infiltração e percolação da água
no solo. Dessa forma, geram-se condições favoráveis para a manutenção da vazão dos
cursos d’água por meio do escoamento de base nas épocas de estiagem.
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