A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

11:11 Ecologia Numérica Aula 4: Modelagem da dinâmica bacteriana Carlos Ruberto Fragoso Júnior.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "11:11 Ecologia Numérica Aula 4: Modelagem da dinâmica bacteriana Carlos Ruberto Fragoso Júnior."— Transcrição da apresentação:

1 11:11 Ecologia Numérica Aula 4: Modelagem da dinâmica bacteriana Carlos Ruberto Fragoso Júnior

2 11:11 Sumário Importância do conhecimento da dinâmica de microorganismos O crescimento bacteriano Limitação do crescimento devido ao substrato Modelagem da cinética microbial em um reator fechado Modelagem da cinética microbial em um reator aberto

3 11:11 Importância do conhecimento da dinâmica bacteriana Microorganismos bacterianos degradam matéria orgânica; Processos bacterianos governam os processos em reatores para tratamento de águas residuais; Grande relevância também para ecossistemas naturais; Cinética microbrial tem muita influência na qualidade da água

4 11:11 Importância do conhecimento da dinâmica bacteriana Relacionado a produção de gases de efeito estufa; Base para o entendimento da dinâmica de agentes patogênicos (bactérias, vírus, protozoários, vermes).

5 11:11 O número de bactérias tipicamente se manifestam em quarto fases no tempo: O crescimento bacteriano retardo cresc. exp. estacionariedademorte tempo Log(número de células vivas)

6 11:11 Fase de retardo: tempo requerido para as bactérias se aclimatizarem no novo ambiente Fase de crescimento exp.: devido a abundância de substrato (alimento), elas crescem a uma taxa máxima limitada apenas a habilidade de processar o substrato; Fase estacionária: níveis de crescimento reduzem em função da baixa quantidade de substrato. A taxa de crescimento de novas células ficam em balanço com a taxa de mortalidade de células velhas. Fase de mortalidade: Se a incubação continuar, mortalidade superará o crescimento O crescimento bacteriano

7 11:11 Este simples balanço de massa representa um ponto inicial para a modelagem: onde X é a concentração de bactérias (mg/L), k g é a taxa de crescimento bacteriano (h -1 ) e k d é a taxa de mortalidade (h -1 ). O crescimento bacteriano

8 11:11 É importante destacar que as taxas de crescimento e de mortalidade podem não ser necessariamente constantes; Se a taxa de crescimento for constante e a mortalidade for desprezada, o modelo representará apenas a fase de crescimento exponencial; Se a taxa de mortalidade for muito maior do que a taxa de crescimento o modelo apenas representará a fase de mortalidade; Teremos uma aproximação mais fiel se fizermos o crescimento dependente da quantidade de substrato. O crescimento bacteriano

9 11:11 A relação entre taxa de crescimento e concentração do substrato pode ser descrita através da equação de Michaelis-Menten (equação de Monod): onde k g,max é a taxa de crescimento máximo (abundância de alimento), S é a concentração do substrato (mg/L) e k s é a constante de meia saturação (mg/L) Limitação do crescimento devido ao substrato

10 11:11 Coeficiente de meia saturação S 1 0,5 ksks

11 11:11 Se S << ks Se S >> ks Limitação do crescimento devido ao substrato

12 11:11 S (mg/L) 2 1 ksks Limitação do crescimento devido ao substrato k g (hr -1 ) K g,max

13 11:11 Determinação da taxa de crescimento Experimento kgkg S Temperatura ótima Variação da conc. de substrato

14 11:11 Modelagem da cinética microbial em um reator fechado Bactéria X Substrato S Y Considere a dinâmica de bactéria e de substrato no reator fechado abaixo:

15 11:11 Modelagem da cinética microbial em um reator fechado As bactérias crescem pela utilização do substrato; Mas nem todo carbono do substrato é utilizado para se tornar novas células; Uma significante parte é convertida em dióxido de carbono (CO 2 ) e água. A eficiência de conversão de carbono orgânico para carbono da célula pode ser escrita como:

16 11:11 Modelagem da cinética microbial em um reator fechado Células são degradadas em dois processos: mortalidade e decaimento; Mortalidade representa perda onde o carbono é liberado de volta ao compartimento de substrato; Decaimento representa perda da biomassa de bactérias pela sintetização de novas células ou pela respiração (liberação de carbono orgânico)

17 11:11 Modelagem da cinética microbial em um reator fechado

18 11:11 Exercício usando o GRIND Um reator fechado tem as seguintes características: X 0 = 2mgC/L S 0 = 998 mgC/L k g,max = 0,2 hr-1 k d = k r = 0,1 hr-1 k s = 150 mgC/L Y = 0,5 gC células/ gC substrato

19 11:11 Modelagem da cinética microbial em um reator aberto Bactéria X Substrato S Y Considere a dinâmica de bactéria e de substrato no reator aberto abaixo: S in

20 11:11 Modelagem da cinética microbial em um reator aberto

21 11:11 V/Q é o tempo de residência. Tempo de residência é quantidade média de tempo que uma partícula reside (passa) em um sistema em particular. Esta medida varia diretamente com a quantidade de substância que está presente no sistema. É um termo largamente usado em disciplinas científicas, tecnológicas e médicas. Modelagem da cinética microbial em um reator aberto

22 11:11 Exercício usando o GRIND Um reator aberto tem as seguintes características: X 0 = 2mgC/L S 0 = 0 mgC/L k g,max = 0,2 hr-1 k d = k r = 0,1 hr-1 k s = 150 mgC/L Y = 0,5 gC células/ gC substrato S in = 1000 mgC/L Simule como o substrato e as bactérias variam no time considerando 3 tempos de residência: (a) 20 h; (b) 10 h; e (c) 5 h.


Carregar ppt "11:11 Ecologia Numérica Aula 4: Modelagem da dinâmica bacteriana Carlos Ruberto Fragoso Júnior."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google