DOUTORADO EM ENGENHARIA AMBIENTAL - DEAMB

Área de Concentração: Saneamento Ambiental - Controle da Poluição Urbana e Industrial

Linhas de Pesquisa

A Linha 1 (Diagnóstico, Monitoramento e Modelagem Ambiental – MONIT) representa o primeiro passo na identificação do problema ambiental ou do estado em que se encontra o ambiente e tem por objetivo a inovação, o aperfeiçoamento e a aplicação de técnicas e procedimentos de caracterização física, química e biológica de matrizes ambientais (água, solo, ar) e seus compartimentos (água superficial, subterrânea, sedimentos, solo, ar em edificações urbanas, nas cidades, etc.) para o diagnóstico do grau de degradação e contaminação ambiental, efeitos e consequências (ensaios ecotoxicológicos). O desenvolvimento de novos métodos e técnicas é portanto, o principal foco desta linha. A atividade de pesquisa dessa linha faz uso e desenvolve ferramentas tais como: modelos matemáticos-estatísticos, modelos físicos e químicos para descrever o transporte, dispersão e remoção-transformação dos contaminantes, modelos hidrológicos e séries históricas, avaliação de tendências, química analítica para detecção e quantificação de compostos orgânicos e inorgânicos (cromatografia gasosa e líquida com espectrometria de massa, cromatografia iônica, etc.), e metais (espectrometria de absorção atômica, etc.) com foco em micropoluentes emergentes. Também faz uso de espécies bioindicadoras inseridas em protocolos ABNT, OECD e biomarcadores relevantes, e propõe o uso de novas espécies e novos endpoints para avaliação da toxicidade aguda, crônica, genotoxicidade, tais como biomarcadores moleculares e fisiológicos. A aplicação de ensaios ecotoxicológicos deve ocorrer não apenas para diagnosticar a qualidade ou status do ambiente (ex: solo e corpos hídricos em áreas com histórico de acidentes e derrames de compostos químicos) mas também para avaliar a eficácia das tecnologias de tratamento e redução da poluição/contaminação de matrizes ambientais incluindo tecnologias de remediação e tratamento da contaminação (Linha 2). Avaliação das emissões atmosféricas em locais de disposição final de resíduos com as tecnologias existentes e monitoramento da qualidade do ar na cidade também faz parte dessa linha. As palavras “diagnóstico/avaliação” são as que melhor definem a Linha 1.

A Linha 2 (Tecnologias de Tratamento da Poluição Ambiental – TREAT) representa o segundo passo na busca de soluções para as causas imediatas da degradação/contaminação ambiental, ou seja, intervenção com processos físicos, químicos e biológicos, com o objetivo de inovar e/ou aperfeiçoar tecnologias existentes para o tratamento da poluição nas diferentes matrizes ambientais e compartimentos, com foco nos contaminantes clássicos medidos por indicadores proxi clássicos, como por exemplo DQO, DBO, TOC, UFC, assim como contaminantes-alvo, com especial ênfase para compostos orgânicos persistentes e micropoluentes emergentes (hormônios estrogênios naturais e sintéticos, disruptores endócrinos, fármacos em geral, bisfenol-A, etc.). As abordagens de tratamento (água, esgotos, solo, ar) incluem inovações nas seguintes áreas: (a) processos biológicos em ambiente anaeróbio, aeróbio, anóxico; (b) mecanismos de sorção com desenvolvimento e aplicação de novos adsorventes modificados; (c) processos oxidativos avançados (POAs) incluindo o uso de nano-materiais (ex: Foto- Fenton com nano-Fe), O3-UV, O3-H2O2-UV, etc.; (d) membranas filtrantes (ultrafiltrarão, nano-filtração); (e) combinação de processos acoplados (coupled treatment) com vistas à otimização do tratamento, redução de custos e remoção da toxicidade com aumento da biodegradabilidade dos compostos resultantes. Novas propostas de tratamento descentralizado de esgotos domésticos para condomínios urbanos e comunidades isoladas será tema desta linha de pesquisa. Especial atenção será dada às tecnologias de tratamento dos resíduos sólidos urbanos e industriais com e sem produção de energia e à poluição do ar e ao desenvolvimento de tecnologias para reduzir emissões atmosféricas em locais de disposição final de resíduos (aterros sanitários, CTRs, etc.). As palavras tratamento/remediação definem a Linha 2.

A Linha 3 (Gestão de Recursos Naturais e Políticas Públicas para Sustentabilidade – SUST) representa a busca por estratégias de remoção das causas raízes da poluição ambiental, através da identificação e análise das falhas nos mecanismos de articulação institucional com vistas à proposição de medidas para a remoção das causas raízes identificadas, através de medidas que fortaleçam tais articulações institucionais e que estimulem, induzam e disciplinem as atividades humanas nos diferentes setores econômicos (produção industrial, urbanização e saneamento, setor energético, transporte, etc.). Tais medidas incluem o desenvolvimento e proposição de políticas públicas, modelos de gerenciamento de recursos hídricos, modelos de gestão da produção (P+L), novos instrumentos de comando e controle, entre outros. Em resumo, a linha 3 engloba projetos que discutem estratégias em prol da sustentabilidade em sua concepção mais ampla, solidamente apoiadas em conhecimentos técnicos e científicos gerados por pesquisas nas Linhas 1 e 2. Prevenção é a que melhor define a Linha 3.

Relevância das linhas de pesquisa no âmbito do DEAMB e da problemática ambiental moderna

Linha 1 - MONIT: O diagnóstico da poluição/contaminação ambiental e respectivos impactos decorrentes da mesma constitui-se em desafio de complexidade crescente, à medida que a população associada ao adensamento urbano crescem. Com o desenvolvimento da indústria química e de novos bens de consumo, novos compostos xenobióticos são lançados no ambiente continuamente gerando interações e efeitos ainda desconhecidos, aumentando a complexidade das análises requeridas. Tal complexidade demanda novas técnicas de amostragem para as diferentes matrizes (do ar, água, sedimentos e solo) e compartimentos, novas metodologias de preparo e extração de amostras, e novos procedimentos analíticos para detecção e quantificação de compostos orgânicos e inorgânicos. Adicionalmente, novos ensaios ecotoxicológicos são necessários, revelando cenários onde a interação contaminante-ecossistema sugere níveis de resposta muitas vezes de difícil compreensão. Os efeitos de micropoluentes emergentes manifestam-se, na maioria das vezes, de forma crônica (sub-letal), muitas vezes imperceptível (ex; estrogenicidade de matrizes contaminadas, alterações reprodutivas, fisiológicas, genotóxicas, comportamentais, etc.). O conhecimento acerca dos mecanismos de interação contaminantes-biota aquática, terrestre, aérea e o homem fazem parte do diagnóstico ambiental holístico, conforme demandam a maioria dos órgãos reguladores, particularmente na União Europeia e demais países desenvolvidos. A formação de doutores com profundo domínio do estado da arte em níveis teórico e prático e com habilidades para desenvolver, entender e aplicar novos métodos e procedimentos é de grande relevância para o desenvolvimento científico e tecnológico do país. Trata-se também de condição essencial para a etapa seguinte, que é a avaliação da eficácia real de métodos e tecnologias tradicionais e novos quanto à remoção não apenas dos contaminantes do ambiente (Linha 2) mas também remoção da toxicidade dos efluentes, solos e ar tratados (Linha 1).

Linha 2 - TREAT: Os sistemas convencionais de tratamento de água, de esgotos urbanos e de efluentes industriais, assim como novas tecnologias de tratamento propostas, em que pese a eficácia na remoção da carga orgânica e microbiológica classicamente monitoradas, necessitam de avaliação mais apurada quanto ao destino de contaminantes-alvo relevantes (volatilização, coluna d’água, sedimentos, adsorção em partículas do solo, lodo, água subterrânea, etc.). Desenvolvimento e avaliação de ecotecnologias no tratamento descentralizado de esgotos domésticos, assim como sistemas compactos de tratamento de esgotos em condomínios urbanos (design, operação, manutenção, etc.) fazem parte dos temas de interesse da Linha 2. Compostos xenobióticos e micropoluentes emergentes, embora presentes em concentrações muito baixas (ppb e ppt), representam riscos para a saúde dos ecossistemas e para a espécie humana, conforme vasta literatura produzida principalmente dos últimos 10 anos. Os estudos de tratabilidade de efluentes por sistemas acoplados que envolvem tratamento biológico e processos oxidativos avançados (POAs) e/ou processos sortivos e membranas filtrantes, por exemplo, destinam-se à redução dos custos de tratamento (principalmente com energia, materiais e produtos químicos). Ensaios de biodegradabilidade, são em tal contexto, essenciais para a avaliação de sequenciamentos alternativos. Novos materiais (nanomateriais) e procedimentos de química verde (Green Chemistry) serão aplicados em busca de aperfeiçoamento dos processos. Assim, é de grande atualidade o desenvolvimento de estratégias de tratamento e estudos que avaliem a eficácia de processos unitários e combinados (train treatment), inclusive de processos inovadores na remoção de contaminantes alvo de importância ecotoxicológica. A reciclagem de resíduos sólidos, recuperação energética da fração orgânica são fundamentais para o novo modelo de Economia Circular. Satisfazer os aspectos de sustentabilidade face à realidade nacional, ao mesmo tempo em que são propostas abordagens inovadoras de interesse e relevância internacional é o maior desafio da Linha 2. A formação de profissionais em nível de doutoramento com conhecimento profundo e atualizado acerca de uma ou mais abordagem tecnológica para o tratamento da poluição de uma ou mais matriz ambiental, ao mesmo tempo preparado para formar outros profissionais e para a condução de pesquisas de desenvolvimento científico e tecnológico é meta altamente relevante para um país como o Brasil.

Linha 3 - SUST: É nesse ambiente de pesquisa e inovação criado pelas Linhas 1 e 2, fortemente influenciado pela investigação científica focada em processos físicos, químicos e biológicos da Linha 1 e desenvolvimento tecnológico da Linha 2, que pesquisas sobre novas formas de gestão, gerenciamento e políticas públicas de saneamento ambiental se inserem. Na concepção do DEAMB, cabe aos pesquisadores da área de Engenharia Ambiental um papel importante no desenvolvimento de instrumentos de apoio à decisão (ex: modelos de gestão e gerenciamento de limpeza urbana, de bacias hidrográficas e recursos hídricos, de áreas contaminadas e de brownfields, entre outros). Os modelos de gestão de resíduos sólidos dentro do novo conceito de Economia Circular devem apresentar grande desenvolvimento nas próximas décadas.

Os doutores a serem formados, particularmente pela Linha 3, devem encontrar um terreno propício ao desenvolvimento de suas atividades de pesquisa com forte inserção nas demandas de natureza ambiental e sanitária, ampliadas particularmente durante anos recentes e aquelas que estão por vir, com os impactos que serão deixados após eventos como a Copa do Mundo, os Jogos Olímpicos e o desenvolvimento dos setores de óleo e gás e energias renováveis, entre outros. O desenvolvimento do Brasil com base na sustentabilidade irá requisitar cada vez mais, jovens doutores com formação tecnológica sólida e, ao mesmo tempo, qualificados para inserção de seus conhecimentos no processo de correção das falhas existentes nos mecanismos de articulação institucional que tanto contribuem para a degradação ambiental e para a baixa qualidade do saneamento das cidades brasileiras.

Independentemente da linha de pesquisa que formará os futuros doutores do DEAMB, o curso estará desde o momento de sua criação, fortemente comprometido e empenhado na internacionalização de seus discentes, em sintonia com as políticas refletidas no programa Ciências Sem Fronteiras. O domínio de idiomas (particularmente o Inglês) e a familiaridade com demandas não apenas nacionais mas também internacionais em P&D serão estimulados durante o período de doutoramento (vide item internacionalização e a política de dupla-diplomação parte integrante da proposta).

Co-tutoria e dupla-diplomação em parceria com universidades europeias
Como estratégia de internacionalização dos doutores a serem formados pelo DEAMB, busca-se no momento, acordos de cooperação com pelo menos duas IES europeias (uma delas, a Linnaeus University- LNU, Suécia já em fase de consolidação e outra, em fase de negociação), a ser implantado desde a primeira turma de doutorado, incluindo a possibilidade de dupla-diplomação, algo que pode ser visto como uma evolução do doutorado sanduiche, tendo em vista a exigência de elaboração da tese no idioma inglês, cumprimento de créditos em disciplinas obrigatórias no exterior e demais exigências (ex: número mínimo de artigos científicos aceitos e submetidos a periódicos internacionais indexados), além das exigências do DEAMB. A dupla-diplomação também pode ser vista como solução que alcança excelente razão custo-benefício, tendo em vista a permanência do doutorando no exterior por período de no mínimo 1 ano, não superior a 2 anos, com alcance de resultados próximos aos esperados pelo doutoramento completo de 4 anos no exterior. Espera-se com essa estratégia, alcançar uma forte internacionalização já nos primeiros anos de funcionamento do DEAMB. Ressalta-se que o MP do DESMA-FEN-UERJ realizou vários intercâmbios internacionais de seus alunos com a Linnaeus University-LNU, através de projeto de intercâmbio que nos últimos 6 anos foi financiado pela Swedish Foundation for International Cooperation in Research and Higher Education-STINT.