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Biotecnologia Ambiental e Marinha

Código:

LTAM24

Sigla:

BAM

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Controlo e Processos

Ocorrência: 2022/2023 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Sistemas e Informática
Curso/CE Responsável:	Licenciatura em Tecnologias do Ambiente e do Mar

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
LTAM	28	Plano de Estudos 2016/17	3	-	6	90	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Objetivos
- Saber sobre a operação e otimização de reatores biológicos;
- Saber identificar os diferentes tipos de microrganismos que se desenvolvem nos sistemas biológicos;
- Saber interpretar os resultados obtidos na monitorização dos reatores biológicos;
- Ter conhecimentos transferência de massa aplicados no arejamento;
- Saber aplicar conhecimentos na recuperação solos contaminados e valorização de resíduos utilizando processos biológicos;
- Ter conhecimentos de biotecnologia marinha associadas à produção de microalgas e macroalgas;
- Saber sobre técnicas usadas no desenvolvimento de novos produtos com base na biotecnologia.

Resultados de aprendizagem e competências

Competências
- Participar na operação e manutenção de sistemas que envolvam reatores biológicos
- Monitorizar e desenhar programas monitorização para controlo operacional de reatores biológicos
- Colaborar no dimensionamento e seleção de opções tecnológicas descontaminação solos e valorização de
resíduos
- Colaborar e participar na operação de unidades de microalgas e macroalgas

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos de metodos de analise ambiental e microbiologia ambiental (não obrigatórios)

Programa

1.Fundamentos de Reatores Biológicos
1.1. Introdução aos processos biológicos:
Tipos de microrganismos que se desenvolvem nos sistemas biológicos;
características necessárias ao seu crescimento e fatores que podem causar inibição do crescimento em processos biotecnológicos ambientais e marinhos.
1.2.Cinética microbiana
Modelos cinéticos, crescimento de microrganismos e fatores limitantes.
Conversão de matéria orgânica por heterotróficos aeróbios. Nitrificação. Desnitrificação.
Remoção biológica de fósforo. Processos anaeróbios.
1.3.Fundamentos de Reatores Biológicos
Tipos de reatores e processos de separação de biomassa.
Modelação de reatores biológicos: Quimiostato com e sem recirculação. Reator tipo pistão/tubular com e sem recirculação.
1.4. Arejamento e mistura em Reatores Biológicos
Transferência de massa do sistema gás-líquido em processos biológicos. Fatores que afetam o processo de transferência de massa. Determinação de coeficiente de transferência de massa e área interfacial usando correlações empíricas. Métodos experimentais de determinação dos coeficientes de transferência de massa.
2. Aplicação de fundamentos de reatores biológicos à Biotecnologia Ambiental e Biorremediação (biotecnologia cinzenta)
2.1. Tratamento de aeróbios, anóxicos e anaeróbios na degradação de xenobióticos
Processos de tratamento convencionais aplicados à degradação de xenobioticos. Biodegradabilidade de compostos xenobióticos. Digestão anaeróbia. Sistemas de biossorção - aplicações no tratamento de águas contaminadas com metais pesados.
2.2. Biorremediação de solos contaminados e águas subterrâneas
Biorremediação de solos contaminados. Tratamentos in situ. Fitorremediação. Tolerância e resistência a metais pesados: a importância dos fungos. “Bioventing”. “Landfarming”. Tratamentos ex situ. Solo tratado em reator em fase sólida, bioreatores em fase de “lama”. Solo tratado num reator em fase líquida. Biorremediação de metais.
2.3. Tecnologias de conversão biológica de resíduos e lamas orgânicas
Digestão anaeróbia: fundamentos, fatores envolvidos no processo e controlo do processo.
Compostagem: Fundamentos. Sistemas de compostagem. Fatores envolvidos na compostagem e controlo do processo.
3. Biotecnologia Marinha (biotecnologia azul)
3.1 Introdução à biotecnologia marinha
3.2 Biotecnologia de macro e microalgas: Condições de produção e avaliação do crescimento
3.3. Biofiltração: Reatores com biomassa fixa. Mecanismos de transporte e transferência de massa; limitações à transferência de massa. Cinética do biofilme; Limitações difusionais no biofilme. Cinética de microrganismos fixos em enchimentos.
3.4 Perspetivas e projetos de biotecnologia marinha e aquacultura
3.5 Aplicações no bioprocessamento de recursos renováveis e produção de Biocombustíveis

Aulas praticas de laboratório:
Respirometria e biodegradabilidade de águas residuais. Análise da sedimentabilidade das lamas;
Remoção de carbono e nitrificação em conjunto em unidade piloto de lamas ativadas; Nitrificação em biofiltros; Coeficientes de transferência de massa em arejadores; Estudo da cinética de crescimento de microalgas em reator Fed-Batch

Bibliografia Obrigatória

Manuela da Fonseca, M., Teixeira, J.A.; Reatores Biológicos: Fundamentos e Aplicações, Lidel, 2007. ISBN: 978-972-757-366-0
Eckenfelder, W.W.; Industrial Water Polution Control, McGraw Hill, 2000. ISBN: 0-07-041878-0
Bailey, J.E., Ollis D.F.; Biochemical Engineering Fundamentals , McGraw Hill, 2000. ISBN: 978-0070032125
Rittmann, B.E., McCarty, P.L.; Environmental Biotechnology: Principles and Applications, McGraw Hill, 2001. ISBN: 978-126-044-059-1
Pereira, L., Neto, J.M.; Marine Algae: Biodiversity, Taxonomy, Environmental Assessment and Biotechnology, Taylor&Francis, 2014. ISBN: 978-0429-166-37-2

Bibliografia Complementar

Fingerman, M., Nagabhushanam, R.; Recent Advances in Marine Biotechnology, Vol. 4: Aquaculture: Part A:: Seaweeds and Invertebrates, CRC Press, 2000. ISBN: 978-157-808-082-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Método expositivo participado, sendo privilegiada a formação interativa mesmo na introdução de conceitos teóricos e através de resolução de exercícios nas aulas práticas. Procura-se levar os alunos a tirar conclusões, orientando-os nesse processo quer nas aulas teóricas como nas praticas de laboratório. Nas aulas laboratoriais, os alunos efetuam trabalhos experimentais, de acordo com protocolos fornecidos, elaborando posteriormente o respetivo relatório.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Participação presencial	5,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	2,00
Teste	60,00
Trabalho laboratorial	33,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	4,00
Estudo autónomo	72,00
Frequência das aulas	60,00
Trabalho laboratorial	26,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

A avaliação da componente teórica é realizada por avaliação continua através da realização de 2 Testes ou Exame nas datas previstas no calendário de exames.
A avaliação do laboratório é realizada com base na realização dos cálculos de todos os trabalhos de laboratório em sala de aula com computadores (obrigatório). Entrega feita no final do semestre. O trabalho entregue na forma de artigo será apresentado oralmente e discutido no final do semestre.

Fórmula de cálculo da classificação final

A nota final (NF) é obtida pela ponderação:
NF = 60% (teoria e pratica) da avaliação em teste ou exame + 40% para a componente de desenvolvimento de trabalho laboratório.

Discussão oral do trabalho entregue através de apresentação representa 30% na avaliação do trabalho de pesquisa ou experimental.

Ambas as componentes de avaliação terão que ser positivas, ou seja com notas superiores 9,5 valores. Os estudantes podem realizar 2º teste sem ter nota mínima no 1º teste, repetindo, na 1ª chamada de exame, o teste com nota inferior a 9,5 valores. O exame não dispensa a realização dos trabalhos de laboratório e a sua respetiva avaliação.

Provas e trabalhos especiais

Não existem provas ou trabalhos especiais. Todos os trabalhos foram considerados na componente da avaliação teorica e pratica.

Trabalho de estágio/projeto

Não existem trabalhos de estágio ou projetos. Todos os trabalhos foram considerados na componente da avaliação teorica e pratica.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

As avaliações especiais para estudantes com estatutos ou justificações particulares seguem as regulamentações do IPS.

Melhoria de classificação

As melhorias de testes podem ser realizadas apenas na 1ª chamada de exame.
Opcionalmente, a melhoria de classificação pode ser realizada na época de exame de recurso de acordo com regulamento de melhoria de notas do IPS.