Modelagem Cinética e Estimação de Parâmetros na Remoção de Poluentes por Crescimento Microbiano

por Crescimento Microbiano RESUMO:Este capítulo apresenta a modelagem matemática e a estimação bayesiana de parâmetros cinéticos aplicadas a um processo de remoção de poluentes por crescimento microbiano, com base no modelo proposto por Mohiuddin et al. (2022).O sistema foi descrito por equações diferenciais ordinárias que representam a dinâmica da biomassa microbiana e o consumo dos substratos carbono, nitrogênio e fósforo.O problema direto foi resolvido numericamente no MATLAB®, utilizando o solver ode15s, permitindo reproduzir de forma coerente o comportamento qualitativo das variáveis experimentais.A análise de sensibilidade indicou que o parâmetro associado à velocidade máxima de crescimento microbiano (µ Max ) e a constante de meia saturação do carbono (K C ) exercem maior influência sobre as dinâmicas, enquanto os demais parâmetros apresentaram sensibilidade reduzida nas condições analisadas.Observou-se ainda dependência linear entre µ Max e K C , inviabilizando a estimação simultânea desses parâmetros.Com base nesses resultados, realizou-se a estimação bayesiana de µ Max por meio do método de Monte Carlo via Cadeias de Markov, utilizando o algoritmo Metropolis-Hastings, resultando em um valor estimado de µ Max = 0,5879 h -1 .A utilização do parâmetro estimado trouxe bons ajustes para a biomassa e o carbono, com coeficientes de determinação de R 2 = 0,9080 e R 2 = 0,9446, respectivamente.Já para o nitrogênio e fósforo os ajustes não foram tão adequados, com coeficientes de determinação (R 2 ) de 0,8513 para o nitrogênio e 0,4420 para o fósforo.Os resultados demonstram a eficácia da abordagem bayesiana na estimação de parâmetros cinéticos e na quantificação das incertezas associadas ao modelo.