Portuguese Society of Environmental Simulation and Risk Assessment Sociedade Portuguesa de Simulação Ambiental e Avaliação de Riscos SOPSAR bio 4 environment

Portuguese Society of Portuguese Society of Environmental Environmental Simulation and Risk Assessment Simulation and Risk Assessment Sociedade Portuguesa de Simulação Ambiental e Avaliação de Riscos SOPSAR

biobio44environmentenvironmentgroupgroup biofilms

bioenergy biorisks

University of Minho - Centre of Biological Engineering IBB - Institute of Biotechnology and Bioengineering

Janeiro, 2007

Member of

Engenheiros para o Desenvolvimento – Associação para a Cooperação e Assistência Internacional

bioprocesses biobio44E

the use of numerical simulation tools combined with a strong commitment to experimental methods is our strategic approach for an advanced design of environmental processes…

• research targets:

- bioreactors optimization/design (water, wastewater, wastes, soil, air)

- aquatic ecosystems protection/rehabilitation

is engaged in providing external services for the community

biobio44E

applied research / consulting in water resources and waste management,

wastewater treatment, bioenergy, life cycle assessment, risk analysis…

bioprocesses


bioenergy biorisks

biobio44E

We are…We are…

5 Staff members

0 Pos-doc students

8 PhD students

7 Ms students (Univ. Minho, Univ. Azores, FEUP)

3 Researchers

- External funding (2003-2005): ~1 M€ (research and applied projects)

- Papers (international journals and conferences): ~100

- Patents: 1+1(co)

Research projectsResearch projects

bioprocesses


bioenergy biorisks

biobio44E


biofilms in natural ecossystems

eutrophication modeling,

phosporus dynamics between water column – biofilms - sediments

Water quality monitoring

Ecological risk assessement and management

0

5

10

15

20

0 5 10 15

Dissolved oxygen (mg/L)

Wa

ter

de

pth

(m

)Fogo

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0

0 a 1,5

1,5 a 3,5

3,5 a 5

11 a 12,5

20 a 22Pr

ofun

dida

de d

os

sedi

men

tos

(cm

)

Concentração de fósforo (mg P / g sed)

NH4Cl-TP BD-SRP BD-NRP NaOH-SRPNaOH-NRP HCl-SRP HCl-NRP NaOH-TP 85 ºC

5ª fracção - HCl

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

Concentração de SRP (mg P / g sed)

Pro

fun

did

ade

de

sed

imen

tos

(cm

)

SCV1

Fogo1

Furnas1


biofilms in natural ecossystems as a barrier against contamination

Constructed “natural” systems

Water treatment - use of lectines (proteines)

Risks

Population dynamics / ecological modeling

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 100 200 300 400 500

LF (mm)

O2

(mg

/L)

0 min

10 min

30 min

115 min

210 min

215 min

220 min

250 min

280 min

300 min

Superfície do biofilme

1 cm

a b c

Modeling biofilm and bioreactors

(AQUASIM)

SBR / SBBR reactors


New support materials for specific bioprocesses

Nitrification/denitrification

Phosphorus elimination

Low carbon source

…… BIS-A

a) c)

d)b) PHB in the biofilm

PHB in susoended biomass

SuPPNI

0

0,25

0,5

0,75

1

0 0,5 1 1,5 2

(Aci n -Aco u t )/(Aci n1 / 2

-Aco u t1 / 2

)

(kg1 / 2

.m- 3 / 2

)

SBR / SBBR reactors

BioGas

(UASB/EGSB reactors)

(Granulation. Modelling

Research projects Research projects (pilot and full scale)

Microbial fuel cell development

• PhD in progress • Co-supervising of Chemical Departmentand Simbiente (university spin off company)

bio4cell

-1,0

-0,6

-0,2

0,2

0,6

1,0

-1000 -500 0 500 1000

E / mV

I / mA

A B


PAH´s treatment using biofilms /supports (SBBR reactors)

combined with ozone oxidation

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9t / h

C / mg L-1

active biomass

inactive biomass


wastewater management in rural areas

sustainable systems, energy saving, wastewater reuse

Life cycle analysis of WWTP´s

…book just published…just ask!

Research projectsResearch projectssoil ecosystems

Risk assessement and management

Avaliação de Risco

Legenda:

Fluxo de massa de água Fluxo de informação

Desenvolvimento do ModeloSistema de tratamento

Solo

Água residual

pré-arejada

Aquífero

Análises físico--químicas ao efluente

Amostragem do solo e realização de ensaios de adsorção

Estabelecimento das condições iniciais do modeloDeterminação das isotérmicas de adsorção

Construção do Modelo em AQUASIM

Resultados da Simulação de cenários

Monitorização “in situ” do gradiente de concentração no solo (em curso)

Precipitação

Avaliação de Riscos 0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Tempo/(d)

Con

cent

raçã

o de

nitr

ato/

(mg/

L)

Superficie 0.5 m 1.0 m 1.5 m 2.0 m

- Soil rehabilitation and testing

- Soil modelling and simulation

- Heavy metals and PAH´s

- Nitrification/denitrification and

phosporus removal

……additional research projectsadditional research projects(…some in master studies)

Environmental management and eco-design

SBBR in winery wastewaters (ocratoxine)

Risk assessment (insurance, water resources, petrochemical)

Waste management (medical wastes, composting strategy)

Environmental testing of WWTP reliability and assessment

Life cycle assessment (electronic products)

Aquaculture (wastewater treatment, CRAFT project)

start-up of eco-design WWTP in partnership

University of Minho - School of Engineering,

8 Engineering DepartamentsCivil, Biological,Polimers, Mechanical, Electronics, Textil, Production and Systems,Informatics

Building and ALL ancilliary equipments (water&watewater, energy, heat refrigeration, ligth, sensors…)

Common causes?

Sustainable Construction

Zero-zero WWTP

NORCAM

- Applied research & Applied research &

Consulting projectsConsulting projects

biofilms

biobio44environmentenvironmentgroupgroup bioprocesses

bioenergy biorisks

biobio44E

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

0 5000 10000 15000

Comprimento do troço (m)

Co

nc

en

tra

çã

o d

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até

ria

org

ân

ica

(m

gC

QO

so

l/L

)

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

Co

nc

en

tra

çã

o d

e o

xig

én

io

dis

so

lvid

o (

mg

/L)

CQOsol simulada 15-11-2005 24-11-2005

OD simulado 15-11-2005 24-11-2005

ETAR

Usos Urbanos Usos Industriais Usos Agrícolas

Sistemas deTratamento

Solos

Meios Hídricos(águas superficiais e águas

subterrâneas)

Precipitação

Transferência de Caudal e Massa (Fontes Naturais)

Transferência de Informação

Fronteira dos Processos Biogeoquímicos

Transferência de Caudal e Massa (Fontes Antropogénicas)

AN

ÁLI

SE

CU

STO

- E

FIC

ÁC

IAP

RE

SS

ÃO

RE

SP

OS

TAE

STA

DO

ECONOMIA SAÚDE PÚBLICA INFORMAÇÃO E PARTICIPAÇÃO

Applied researchApplied research

Water management

Risk assessment

AdML

Monitoring water quality

Ecological modeling of Oporto streams and biofilms (FEUP, FCUP)

Anaerobic processes applied for biomass valorization :

- Feasibility study in WWTP: potential, technologies and economics of biogas

- Development of innovative opportunities: the biofuels / MFC…

Applied researchApplied research

Cenário Pessimista de Produção de Biogás - Águas do Ave, S.A.

0

5000

10000

15000

20000

Águalonga - FD

7

Agra I -FD 9

Agra II -FD 9

Coronados- FD 7

Lordelo /Aves - FD

4

Penices -FD 8

Rabada SantoEmilião-

FD2

Serzedo SerzedeloI - FD 5

SerzedeloII- FD 5

Mosteiro -FD 1

ETAR's

m3 /d

ia

Estimativa per Capita e Tipo de Lamas Estimativa por kg SV afluentes Estimativa por kg SV removidos Estimativa per Capita

Applied research Applied research

Avaliação do impacto dos

programas de medidas

Implementação de programa de

medidas

Análise das utilizações da

água, pressões e impactos existentes

Identificação de programa de

medidas

Identificação de medidas

potenciais

Justificação de potenciais

prorrogações

Definição de Sanções

OBJECTIVOS AMBIENTAIS

Determinação da importância económica das utilizações da águaAvaliação dos níveis actuais de recuperação de custos dos serviços da água

Projecção de tendências da oferta e da procura

Avaliação dos custos unitários das medidasAvaliação da eficácia das medidasAvaliação custo-eficácia das medidas

Justificação dos níveis propostos para recuperação de custos

Justificação do prazo das prorrogações

Definir objectivos menos exigentes

Designação de massas de água fortemente modificadas

Avaliação dos custos e dos benefícios das combinações de medidas

Identificação das medidas com melhor relação custo-eficácia

Avaliação do papel da política de preços

contributo para a elaboração de um Plano Regionalcontributo para a elaboração de um Plano Regional de Desenvolvimento Sustentávelde Desenvolvimento Sustentável

Perspectivas para a Sustentabilidade Perspectivas para a Sustentabilidade na Região Autónoma dos Açoresna Região Autónoma dos Açores

Sustainable Development

book just published!Water resources management

Consulting projectsConsulting projectsSolid wastes management: treatment and valorisation

Consulting projectsConsulting projectsTechnical reports / Eco-effciency

Tecminho

Water Task WA-06-05

Applied / Consulting projectsApplied / Consulting projects

…a non-profit I&D project

knowledge for supporting innovation with Sustainability

SOPSAR

Engenheiros para o Desenvolvimento – Associação para a Cooperação e Assistência Internacional

biofilms

biobio44environmentenvironmentgroupgroup bioprocesses

bioenergybiorisks

biobio44E

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