PPGIES - Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade

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Aços inoxidáveis e líquido iônico de ácido tetra-alquilamôniosulfônico para produção de hidrogênio via eletrólise da água
(2025-09-18) Rossatto, Fábio Moreira
O hidrogênio produzido pela eletrólise da água, e utilizado como vetor energético, se apresenta como umas das principais alternativas no processo de transição para uma economia de baixo carbono. Entre as tecnologias possíveis para a produção de hidrogênio, o uso de líquidos iônicos (LI) como eletrólitos na eletrólise da água oferece características atrativas, tais como estabilidade química e eletroquímica e alta condutividade. Os aços inoxidáveis têm sido investigados como eletrodos devido ao seu baixo custo, boa estabilidade e proteção contra corrosão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção do hidrogênio, por meio da eletrólise da água, utilizando o líquido iônico tetrafluoroborato de ácido 3-trietilamônio-propanossulfônico (TEA-PS.BF4) como eletrólito e aços inoxidáveis 304, 316 L e 430 como eletrodos, em uma célula de Hoffman. O líquido iônico TEA-PS.BF4 foi sintetizado e caracterizado por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. A produção de hidrogênio foi avaliada por cronoamperometria utilizando, primeiramente, solução de 0,3 M de KOH como eletrólito e posteriormente soluções de líquido iônico TEA-PS.BF4 nas concentrações de 0,1, 0,3 e 0,7 M, em diferentes potenciais e temperaturas. Os eletrodos foram comparados antes e depois da eletrólise, por microscopia eletrônica de varredura. Resultados mostraram densidades de corrente na faixa de 70 a 510 mA cm-2 em uma solução de KOH 0,3 M. Por outro lado, em uma solução de 0,3 M de TEA-PS.BF4, a densidade de corrente apresentou valores variando entre 235 a 1144 mA cm-2. O valor máximo de densidade de corrente foi obtido com o aço inoxidável 304, em solução de 0,7 M de TEA-PS.BF4, sob uma polarização de -2,0 V, contra eletrodo de platina e temperatura de 353 K, atingindo 1595 mA cm-2. Verificou-se que o aço 316 L apresentou estabilidade durante todos os ensaios, enquanto os aços 304 e 430 demonstraram degradação quando expostos ao eletrólito contendo TEA-PS.BF4. O estudo demonstrou ainda que, à medida que o potencial aplicado se torna mais negativo, ocorre uma redução na energia de ativação e um aumento na densidade de corrente para a produção de hidrogênio. Sob uma polarização de -2,0 V e concentrações de 0,1 e 0,7 M de TEA-PS.BF4, o aço inoxidável 316 L apresentou energias de ativação de 9 e 6 kJ mol-1, respectivamente. A utilização conjunta do eletrodo de aço inoxidável 316 L e a solução de líquido iônico TEA-PS.BF4 demonstrou ser um método promissor de produção de hidrogênio, com notável potencial para impulsionar a geração de energia limpa e renovável. Resumen El hidrógeno producido por la electrólisis del agua, y utilizado como vector energético, se presenta como una de las principales alternativas en el proceso de transición hacia una economía baja en carbono. Entre las posibles tecnologías para la producción de hidrógeno, el uso de líquidos iónicos (LI) como electrolitos en la electrólisis del agua ofrece características atractivas, como estabilidad química y electroquímica y alta conductividad. Los aceros inoxidables han sido investigados como electrodos debido a su bajo coste, buena estabilidad y protección contra la corrosión. El objetivo de este trabajo fue evaluar la producción de hidrógeno, mediante electrólisis de agua, utilizando el ácido 3-trietilamonio-propanosulfónico líquido tetrafluoroborato (TEA-PS.BF4) como electrolito y aceros inoxidables 304, 316 L y 430 como electrodos, en. una celda de Hoffman. El líquido iónico TEAPS.BF4 fue sintetizado y caracterizado mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. La producción de hidrógeno se evaluó mediante cronoamperometría utilizando, en primer lugar, una solución de KOH 0,3 M como electrolito y posteriormente soluciones de TEA-PS.BF4 a concentraciones de 0,1, 0,3 y 0,7 M, a diferentes potenciales y temperaturas. Los electrodos se compararon antes y después de la electrólisis, mediante microscopía electrónica de barrido. Los resultados mostraron densidades de corriente en el rango de 70 a 510 mA cm-2 en una solución de KOH 0,3 M. Por otro lado, en una solución de TEA-PS.BF4 0,3 M, la densidad de corriente mostró valores que oscilaron entre 235 y 1144 mA cm-2 . El valor máximo de densidad de corriente se obtuvo con acero inoxidable 304, en una solución de TEA-PS.BF4 0,7 M, bajo una polarización de -2,0 V, contraelectrodo de platino y temperatura de 353 K, alcanzando 1595 mA cm-2 . Se encontró que el acero 316 L presentó estabilidad durante todas las pruebas, mientras que los aceros 304 y 430 demostró degradación cuando se expuso al electrolito que contenía TEA-PS.BF4. El estudio demostró además que, a medida que el potencial aplicado se vuelve más negativo, hay una reducción en la energía de activación y un aumento en la densidad de corriente para la producción de hidrógeno. Bajo una polarización de -2,0 V y concentraciones de 0,1 y 0,7 M de TEA-PS.BF4, el acero inoxidable 316 L mostró energías de activación de 9 y 6 kJ mol-1 , respectivamente. El uso conjunto de un electrodo eléctrico de acero de 316 L y una solución líquida iónica TEA-PS.BF4 se declaró como un método prometedor de producción de hidrógeno, con un notable potencial para generar energía limpia y renovable.
An agile model for sustainability assessment and reporting in higher education institutions
(2025-10-01) Rosa, Marcos Roque da
As Instituições de Ensino Superior enfrentam desafios no processo de elaboração de seus relatórios de sustentabilidade, como a identificação de atividades e indicadores institucionais, a ausência de estruturas de avaliação adequadas para o ensino superior, dados fragmentados e inconsistentes, além de recursos limitados e carência de pessoal especializado na área de sustentabilidade. Esta tese investiga como as Instituições de Ensino Superior podem aprimorar a gestão da sustentabilidade, analisando práticas atuais e propondo um modelo integrado às metodologias ágeis, com o objetivo de transformar o relato de sustentabilidade de uma tarefa tradicional em um processo colaborativo, responsivo, iterativo e orientado a valor. A pesquisa emprega uma abordagem qualitativa, estruturada em formato de múltiplos artigos, cada um com métodos específicos alinhados a objetivos específicos que compõem a tese. Inicialmente, realiza-se uma revisão sistemática dos padrões e tendências globais no relato de sustentabilidade universitária, revelando um baixo nível de relato e a predominância dos padrões da Global Reporting Initiative e do framework Integrated Reporting. Em seguida, analisam-se práticas de implementação dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável nas universidades, destacando ações em consumo responsável, comunidades sustentáveis e educação de qualidade, apoiadas por técnicas inovadoras de análise de dados e visualização em dashboards. Posteriormente, análises qualitativas por meio de entrevistas com especialistas no processo de elaboração do relatório de sustentabilidade permitem explorar práticas ágeis existentes na gestão da sustentabilidade universitária, identificando desafios e oportunidades para sua integração. Por fim, propõe-se o Modelo Integrado Ágil para Relato de Sustentabilidade, fundamentado na abordagem Design Science Research e estruturado em torno do framework Scrum, incorporando artefatos e cerimônias ágeis, ciclos iterativos e feedback contínuo. A proposta indica que a integração das práticas ágeis representa uma oportunidade para ampliar a flexibilidade, a capacidade de resposta e a colaboração na gestão da sustentabilidade, podendo contribuir para o aprimoramento do desempenho e da eficácia da governança acadêmica. Resumen Las Instituciones de Educación Superior enfrentan desafíos en el proceso de elaboración de sus informes de sostenibilidad, tales como la identificación de actividades e indicadores institucionales, la ausencia de estructuras de evaluación adecuadas para la educación superior, datos fragmentados e inconsistentes, además de recursos limitados y la falta de personal especializado en el área de sostenibilidad. Esta tesis investiga cómo las Instituciones de Educación Superior pueden mejorar la gestión de la sostenibilidad, analizando prácticas actuales y proponiendo un modelo integrado a las metodologías ágiles, con el objetivo de transformar el informe de sostenibilidad de una tarea tradicional en un proceso colaborativo, responsivo, iterativo y orientado al valor. La investigación emplea un enfoque cualitativo, estructurado en formato de múltiples artículos, cada uno con métodos específicos alineados a objetivos concretos que componen la tesis. Inicialmente, se realiza una revisión sistemática de los estándares y tendencias globales en el informe de sostenibilidad universitaria, revelando un bajo nivel de reporte y la predominancia de los estándares de la Global Reporting Initiative y del framework Integrated Reporting. A continuación, se analizan prácticas de implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en las universidades, destacando acciones en consumo responsable, comunidades sostenibles y educación de calidad, apoyadas por técnicas innovadoras de análisis de datos y visualización en tableros de control. Posteriormente, análisis cualitativos a través de entrevistas con especialistas en el proceso de elaboración del informe de sostenibilidad permiten explorar prácticas ágiles existentes en la gestión de la sostenibilidad universitaria, identificando desafíos y oportunidades para su integración. Finalmente, se propone el Modelo Integrado Ágil para el Informe de Sostenibilidad, fundamentado en el enfoque Design Science Research y estructurado en torno al framework Scrum, incorporando artefactos y ceremonias ágiles, ciclos iterativos y retroalimentación continua. La propuesta indica que la integración de prácticas ágiles representa una oportunidad para ampliar la flexibilidad, la capacidad de respuesta y la colaboración en la gestión de la sostenibilidad, pudiendo contribuir a la mejora del desempeño y de la eficacia de la gobernanza académica.
Análise das implicações da Lei nº 14.134/2021 no mercado de gás natural no Brasil: desafios e oportunidades para as unidades de processamento de gás natural
(2025-08-05) Amaral Junior, Samuel Mathias do
O gás natural no Brasil atende demandas dos setores produtivos e de serviço, com sua produção majoritariamente associada à produção de petróleo. Neste sentido o aumento da produção nacional acompanha a expansão da exploração do Pré-Sal. No entanto, sua disponibilização ao mercado é limitada, uma vez que depende de uma estrutura de rede composta por gasodutos de escoamento de gás não processado, Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGNs), gasodutos de transporte de gás especificado e estações de regaseificação. A infraestrutura existente apresenta restrições quanto à capacidade de escoamento das unidades produtoras às UPGNs, resultando no aumento da reinjeção nos reservatórios, enquanto gera ociosidade em UPGNs sem malha de gasodutos interligada. A reinjeção, embora aumente o fator de recuperação de petróleo, reduz a oferta de gás ao mercado, levando à necessidade de importação. Para a tratativa destas questões, a formulação da Lei nº 14.134/2021 tem como objetivo, dentre outros, fomentar investimentos no setor, incluindo a abertura do acesso à infraestrutura existente para outras empresas. Para este fim, as pendências de regulação são atendidas pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), as quais estão em constante aprimoramento. Sendo assim este estudo propõe três abordagens sobre o tema, no formato de artigos independentes: (1) desenvolvimento de uma referência para compor uma tarifação de processamento, até então ausente, baseado na eficiência de recuperação de Líquidos de Gás Natural (LGN) e no consumo energético das rotas tecnológicas; (2) investigação da possibilidade de reprocessar gás natural, utilizando margens de especificação de gás tratado, para aumento da taxas de utilização em UPGNs ociosas, com recuperação de LGN residual; e (3) abordagem de Dinâmica de Sistemas (DS) para modelar o comportamento do mercado de gás natural considerando as interações entre oferta, demanda e infraestrutura. Para alcançar tais objetivos, foi utilizada simulação em regime estacionário de fluxogramas de processo pelo software Aspen Hysys® para as propostas (1) e (2), e simulação de um modelo de DS com auxílio da aplicação Insight Maker® para a proposta (3). Dentre os resultados, o primeiro estudo (1) apresenta um fator energético variando de 0 a 1, onde 1 equivale à máxima recuperação de LGN através da rota tecnológica composta por turbo-expansão e refrigeração mecânica para liquefação de frações de maior peso molecular, fornecendo uma referência de formulação de tarifas de processamento. O estudo (2) demonstra ganhos na recuperação de LGN residual em 2,3 vezes superior ao utilizar a margem de ociosidade da UPGN. Este resultado equivale ao caso estudado cuja corrente apresenta a máxima concentração de C3+, segundo a especificação da ANP, comparado à taxa de utilização histórica de 18%. Por fim, a simulação do modelo no estudo (3) permite inferir sobre a efetividade do uso de DS para avaliar o comportamento estocástico do gás natural no mercado, considerando fatores como políticas de redução de emissões de gases de efeito estufa. A simulação projeta que, se mantida a taxa de reinjeção, o valor do gás reinjetado alcançará o valor produzido em 2031, sendo o Brasil totalmente dependente de importação. Desta forma, as abordagens oferecem ferramentas para a auxílio na formulação de regulação, otimização da infraestrutura existente e planejamento estratégico no setor de gás natural e seus impactos na economia. Resumen El gas natural en Brasil satisface las demandas de los sectores productivos y de servicios, con su producción mayoritariamente asociada a la producción de petróleo. En este sentido, el aumento de la producción nacional acompaña la expansión de la exploración del Presal. Sin embargo, su disponibilidad en el mercado está limitada, ya que depende de una estructura de red compuesta por gasoductos de evacuación de gas no procesado, Unidades de Procesamiento de Gas Natural (UPGN), gasoductos de transporte de gas especificado y estaciones de regasificación. La infraestructura existente presenta restricciones en cuanto a la capacidad de evacuación desde las unidades productoras hacia las UPGNs, lo que resulta en un aumento de la reinyección en los reservorios, mientras genera ociosidad en UPGNs sin una red de gasoductos interconectada. La reinyección, aunque incrementa el factor de recuperación de petróleo, reduce la oferta de gas al mercado, llevando a la necesidad de importación. Para abordar estas cuestiones, la formulación de la Ley Nº 14.134/2021 tiene como objetivo, entre otros, fomentar inversiones en el sector, incluyendo la apertura del acceso a la infraestructura existente para otras empresas. Para este fin, las pendientes de regulación son atendidas por la Agencia Nacional del Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles (ANP), las cuales están en constante mejora. Así, este estudio propone tres enfoques sobre el tema, en formato de artículos independientes: (1) desarrollo de una referencia para establecer una tarifación de procesamiento, hasta ahora inexistente, basada en la eficiencia de recuperación de Líquidos de Gas Natural (LGN) y en el consumo energético de las rutas tecnológicas; (2) investigación de la posibilidad de reprocesar gas natural, utilizando márgenes de especificación de gas tratado, para incrementar las tasas de utilización en UPGNs ociosas, con recuperación de LGN residual; y (3) enfoque de Dinámica de Sistemas (DS) para modelar el comportamiento del mercado de gas natural considerando las interacciones entre oferta, demanda e infraestructura. Para alcanzar estos objetivos, se empleó simulación en régimen estacionario de diagramas de proceso mediante el software Aspen Hysys® para las propuestas (1) y (2), y simulación de un modelo de DS con el apoyo de la aplicación Insight Maker® para la propuesta (3). Entre los resultados, el primer estudio (1) presenta un factor energético que varía de 0 a 1, donde 1 equivale a la máxima recuperación de LGN a través de la ruta tecnológica compuesta por turboexpansión y refrigeración mecánica para la licuefacción de fracciones de mayor peso molecular, proporcionando una referencia para la formulación de tarifas de procesamiento. El estudio (2) demuestra ganancias en la recuperación de LGN residual 2,3 veces superiores al utilizar el margen de ociosidad de la UPGN. Este resultado equivale al caso estudiado cuya corriente presenta la máxima concentración de C3+, según la especificación de la ANP, comparado con la tasa de utilización histórica del 18%. Por último, la simulación del modelo en el estudio (3) permite inferir sobre la efectividad del uso de DS para evaluar el comportamiento estocástico del gas natural en el mercado, considerando factores como políticas de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero. La simulación proyecta que, si se mantiene la tasa de reinyección, el valor del gas reinyectado alcanzará el valor producido en 2031, haciendo que Brasil dependa totalmente de la importación. De esta forma, los enfoques ofrecen herramientas para apoyar la formulación de regulaciones, optimización de la infraestructura existente y planificación estratégica en el sector de gas natural y sus impactos en la economía.
Análise de Aspectos Políticos e Regulatórios do Biogás no Brasil e seu Crescimento com o Aproveitamento Energético dos Resíduos Sólidos Urbanos
(2022) Mito, Jessica Yuki de Lima; Orientador
O biogás é uma fonte de energia renovável que tem diversas particularidades e vantagens. Destas, pode se citar a possibilidade de ser estocada, além das aplicações energéticas flexíveis (elétrica, térmica e como combustível veicular). Tais particularidades do biogás possibilitam a diversificação e descentralização da geração de energia no país. Sua produção e uso energético no Brasil ainda são pequenos comparados com o potencial de países da Europa, por exemplo. Além da disponibilidade de matéria prima, tecnologias, e recursos humanos , é necessária uma estrutura política e regulatória para garantir a produção e aproveitamento energético desta fonte. Este trabalho tem caráter exploratório, de revisão bibliográfica e documenta, cujo objetivo é apresentar o arcabouço regulatório e político do Brasil para o crescimento da cadeia produtiva do biogás por meio do uso da fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos . As informações sobre as políticas e regulações que abrangem sobre o biogás, são levantadas por meio de pesquisa de base de dados públicas, sites governa mentais nacionais e estaduais, e por meio de informações disponibilizadas por associações, empresas e demais instituições que atuam no setor. São apresentados os panoramas político e regulatório da fonte biogás. Estas informações disponibilizadas podem subsidiar e apoiar, tanto pessoas da área de políticas públicas brasileiras, quanto em outros países. O investimento de esforços para elaboração de políticas e regulações que considerem as especificidades do biogás permitirá condições para o crescimento e consolidação do setor. Será um importante apoio para o desenvolvimento sustentável de unidades produtivas, e, para a superação dos gargalos envolvidos na cadeia.
Análise de Rotas Tecnológicas para o Aproveitamento Energético de Resíduos gerados na Indústria Cervejeira
(2022) Céspedes Villalba, Fernando David; Orientador
A indústria cervejeira caracteriza-se por utilizar uma quantidade significativa de recursos naturais e gerar resíduos principalmente do tipo orgânico, sendo o bagaço de malte responsável por até 85% de todos os resíduos gerados. O objetivo deste trabalho é analisar duas mudanças tecnológicas para o aproveitamento energético do bagaço de malte, visando substituir o uso de combustíveis convencionais para os processos industriais. Foi realizado um estudo de caso em uma indústria chamada Cervejaria Paraná com capacidade de produção de cerveja de até 410.000 Hl/mês e uma produção média total de resíduos de 6.258,9 toneladas/mês, duas das quais uma geração de bagaço de malte representa em média 67% do total resíduos gerados mensalmente. As tecnologias abordadas para o estudo do uso de energia são a gaseificação e a biodigestão anaeróbia, com o objetivo de produzir biocombustíveis gasosos, gás de síntese ou biogás, para geração de calor e produção de vapor necessário no processo cervejeiro. A partir da análise técnica, apurou-se que há um aumento potencial na tarifa de energia comprada de 58,40% ao ano, com base na utilização de 50,41% do total de bagaço gerado para uso de energia via ciclo do gás e 20,92% para uma rota de biodigestão anaeróbica. As análises técnicas de ambas as propostas foram realizadas utilizando a metodologia de Engenharia de Processos, sintetizando o projeto realizado pelo método heurístico para gerar os fluxogramas base para cada tecnologia. A partir das propostas tecnológicas para cada sistema, foi realizada uma análise econômica, obtendo como resultado indicadores econômicos com uma discreta diferença entre as duas propostas, porém, considerando a menor necessidade de investimento (949,41 USD), as vantagens de lucro com uma TIR de 58,63 e IL de 297, e retorno do investimento (2,1 anos) concluiu-se que a tecnologia da gaseificação é mais atrativa.
Análise do Potencial de Produção de Biogás a partir dos Resíduos de Tilápia na Região de Foz Do Iguaçu - PR
(2022) Viveros Rodas, Denis Porfirio; Orientador
A contaminação dos corpos hídricos é um dos maiores problemas ambientais no Brasil e no mundo, e grande parte dessa contaminação tem origem da indústria alimentícia. No Paraná, maior produtor de peixes de cultivo do país, este problema está ligado também aos resíduos de abate da indústria do pescado. Nesse contexto e com o intuito de fomentar um destino correto a parte dos resíduos da aquicultura, este trabalho avalia o potencial de geração de biogás a partir de resíduos da aquicultura familiar na cidade de Foz do Iguaçu. Para isto foi realizada a caracterização da biomassa conformada por resíduos de abate de tilápia, e a determinação de seu potencial metanogênico. Foi realizada uma síntese de processos envolvidos, através do método de árvore de estados baseados em regras heurísticas para a determinação da estratégia mais adequada para concretizar a aplicação da geração de biogás na empresa de aquicultura familiar. Esta síntese de processos considera para sua formulação, o contexto da empresa para o estudo de caso, a literatura, o baixo custo e os resultados obtidos nos ensaios laboratoriais da biomassa. As amostras para biodigestão anaeróbia foram separadas em vísceras in natura (VIS) e carcaça (CAR) de tilápia, uma mistura de vísceras e carcaça (MIX), e uma fração de vísceras sem óleo (VSO) a fim de verificar o efeito dos lipídios no potencial de produção de biogás deste resíduo. Foram obtidos uma produção de metano de 864 e 683 LNCH4.kgSV-1 para as frações VIS e VSO respectivamente, e 605 e 553 LNCH4.kgSV-1 para as frações CAR e MIX respectivamente. Conclui-se a partir disto a viabilidade de geração de biogás a partir deste tipo de resíduos de tilápia, e verifica-se um maior rendimento da fração de vísceras desse pescado in natura, mesmo o óleo sendo um inibidor na fase inicial do processo de biodigestão, a produção acumulada de biogás é maior para tempos de retenção hidráulica maiores.
Análise dos Indicadores de Materialidade de uma Cooperativa Central Agroindustrial a partir das Diretrizes da Global Reporting Initiative (GRI) e do Suplemento Setorial GRI 13
(2023) Klier, Débora Andréia Schimitz
Os Relatórios de Sustentabilidade (RS) são um instrumento a disposição das organizações para identificar os impactos da sua operação e, a partir deles, rever suas práticas e operar de forma mais sustentável e transparente. Entre os diversos tipos de frameworks existentes, o presente estudo utiliza as diretrizes da GRI para avaliar a materialidade dos relatórios da cooperativa Frimesa. O objetivo foi analisar quais são os tópicos materiais relatados por uma Cooperativa Central do setor Agroindustrial em seus RS e comparar se esses tópicos estão consoantes às diretrizes da GRI Standards 2021 e ao Suplemento Setorial GRI 13. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, de caráter descritiva, com pesquisa documental e estudo de caso, cuja técnica utilizada na análise dos relatórios foi a análise de conteúdo. Os resultados demonstram que a qualidade das informações divulgadas varia entre os tópicos relatados. Os disclosures gerais da GRI 2 correspondem a 46,66% dos indicadores da GRI. Quanto à materialidade atual da cooperativa, identificou-se um tópico material da dimensão econômica com alta qualidade de relato; nove tópicos materiais relacionados à dimensão social, dos quais, quatro foram classificados com baixa qualidade, quatro de média e apenas um com alta qualidade; cinco tópicos materiais da dimensão ambiental, todos de classificados como de média qualidade; e ainda o tópico Pesquisa, Tecnologia e Inovação, que abrange os três aspectos, foi classificado com alta qualidade. A análise dos 26 tópicos materiais abrangidos pelo Suplemento Setorial GRI 13 mostrou que todos os tópicos sugeridos são pertinentes ao setor. Ao comparar a materialidade relatada pela cooperativa com os tópicos do Suplemento Setorial GRI 13, identificou-se que 13 tópicos materiais são iguais, correspondendo a 50% do total de tópicos do suplemento. Além disso, observa-se que destes 13 tópicos cerca de apenas metade dos indicadores foram relatados integralmente. Entre os tópicos do suplemento que ainda não são relatados, 04 possuem maior sinergia com o setor e com as atividades da cooperativa por causarem impactos que, a longo prazo, podem afetar a sustentabilidade da operação. Conclui-se que a mesma matriz de materialidade está sendo utilizada desde o ano de 2017 e foi definida sem mensurar a relevância atribuída a cada indicador pelos stakeholders externos. Esta pesquisa identificou, ainda, quem são os stakeholders internos e externos da cooperativa e do setor, e fez a proposição de 18 tópicos materiais, com base nas diretrizes escolhidas neste estudo, e com a classificação de relevância de baixa, moderada, moderada/alta e alta, para atualizar a matriz de materialidade da Frimesa, conforme o cenário atual.
Análisis de Confiabilidad de un Sistema de Distribución Eléctrico Real
(2022) Coronel, Amina Ahmed; Orientador; Giménez Ledesma, Jorge Javier; Ando Junior, Oswaldo Hideo
La calidad del servicio eléctrico en un sistema de distribución eléctrico es un tema ampliamente tratado con el avance de la tecnología y las nuevas necesidades conectadas al sistema de distribución, este servicio se encuentra en un estado dinámico para solucionar los problemas existentes. Es por ello que las concesionarias velan por la calidad de la energía eléctrica, dentro de este concepto se encuentran los indicadores de continuidad de servicio, Frecuencia Equivalente de Potencia (FEP) y Duración Equivalente de Potencia (DEP), un valor elevado de estos indicadores afecta a la Pérdida de Energía No Facturada (PENF) revelando carencia de respuestas rápidas y efectivas de la concesionaria. Este estudio analiza el impacto de las duraciones de corte de suministro para el cálculo confiabilidad de un sistema de distribución eléctrico real, fueron analizados diez alimentadores de la Administración Nacional de Electricidad, perteneciente a la subestación Alto Paraná, localizada en Ciudad del Este – Paraguay, mediante los Métodos: de Indicadores obtenidos de los índices IEEE 1366 y Weibull. Con el objetivo de aumentar el análisis del tema abordado se proyecta la predicción de la duración aproximada de los cortes de suministros mediante métodos estadísticos como el Método T – Student el de Regresión Lineal Simple. Para ello se recolectan los datos de los indicadores de los años 2020 y 2021. El estudio de confiabilidad indicó una diferencia de hasta el 31 % entre el Método de Índices de IEEE 1366 y el Método de Weibull. También, el trabajo proyecta una estimación del valor de los cortes de suministro prediciendo a través del método de T de Student si los valores para el 2022 aumentarían el 20% o el doble del valor del año 2021, en ambos casos se rechazan la hipótesis, así mismo, se predice también a través de Método de Regresión Lineal Simple los valores del corte de suministro para los años 2022, 2023 y 2024.
Automação e otimização da produção de cerveja artesanal para a prospecção de técnicas sustentáveis
(2023) Benacchio, Alcione
Para atender a um amplo mercado consumidor, a indústria cervejeira utiliza grandes plantas automatizadas. Isso permite produzir cervejas de forma otimizada, garantindo repetibilidade na obtenção de um produto com características consistentes e minimização dos custos. Por outro lado, microcervejarias possuem processos predominantemente manuais, priorizando a elaboração de produtos diferenciados e maior valor agregado, para um público mais restrito. A produção de cervejas diferenciadas e que eventualmente podem utilizar matérias-primas locais demandam experimentos que avaliem a sua viabilidade. Nesse contexto experimental, reproduzir os métodos das microcervejarias torna-se desafiador devido à escala de produção e os equipamentos disponíveis. Esse aspecto é amplificado ao considerar que a produção sustentável se tornou ponto central no processo produtivo. Em relação ao consumo de água e energia, as grandes cervejarias têm processos automatizados e eficientes para coleta de dados, enquanto microcervejarias e ambientes experimentais tendem a operar manualmente, o que dificulta a obtenção desses dados. Por isso, o monitoramento automatizado e rigoroso dos recursos é uma ferramenta importante para cervejeiros artesanais e pesquisadores. O controle da temperatura em fases como a mosturação e fervura, assim como o registro do consumo de água e energia, são frequentemente baseados em estimativas, dada a falta de técnicas de medição integradas e precisas. Para atender a essa demanda, foi implementado um protótipo para produção de cerveja em escala de bancada, que realiza a coleta, monitoria e armazenamento de dados produtivos, consumo de água e energia. Suas operações são executadas através de um módulo de interpretação de instruções que possibilita ao pesquisador parametrizar os experimentos de acordo com sua finalidade. O protótipo consiste em três componentes principais: uma planta para aquecimento e processamento do mosto cervejeiro; um módulo de controle que gerencia a recepção de dados de sensores; e um módulo de acionamento para automatização das operações. O software envia as instruções programáveis parametrizadas para realizar as operações, e os dados coletados são transmitidos e armazenados na nuvem. Utilizando o protótipo e a metodologia de superfície de resposta em um planejamento experimental de 23, com 4 pontos centrais e 6 pontos axiais, foram obtidos os dados de consumo energético, gravidade original e produtividade. Após a realização da análise experimental, foram aplicadas funções de desejabilidade para determinar uma resposta única para a otimização. Os testes com o protótipo mostraram variabilidade experimental com relação a gravidade original de 0,2%, com uma margem de erro de 0,1%. Para otimização utilizando múltiplas variáveis de resposta (kWh, gravidade original e produtividade), o modelo preditivo construído utilizando as funções de desejabilidade determinou um ponto de otimização, validado por experimentos posteriores que apresentaram uma variação inferior a 5%. Portanto, os testes com o protótipo confirmaram sua capacidade de executar tarefas programadas, orientar o experimento e coletar dados precisos. Adicionalmente, os resultados obtidos através do planejamento experimental evidenciaram o potencial de otimização da produção de cerveja em escala reduzida, conciliando produtividade e sustentabilidade. Posteriormente, outros planejamentos experimentais serão realizados através do protótipo, o que irá ampliar a base de conhecimento e possibilitar novas análises.
Avaliação da Atividade Citotóxica e Genotóxica em Águas Superficiais e Subterrâneas na Região do Lixão Desativado em Foz do Iguaçu – PR
(2022) Soares, Lizandra Martins; ; ; Orientador; Frigo, Jiam Pires; Boroski, Marcela
A água é um dos assuntos que sempre está em alta no ranking das grandes preocupações em escala mundial, devido a diversos fatores, dentre eles estão: excesso de uso e má gestão deste recurso e a contaminação de mananciais colocando em risco toda e qualquer tipo de vida existente no meio ambiente. O Brasil, assim como na maioria dos países subdesenvolvidos enfrenta a problemática do descarte inadequado de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU), nesse contexto os lixões a aterros controlados se tornam alvos de pesquisa por representarem áreas potenciais de contaminação aos recursos hídricos. Estes, mesmo após seu encerramento, continuam gerando impactos ambientais no solo, no ar e nas águas subterrâneas e superficiais quando instalados onde os solos são vulneráveis à infiltração do lixiviado. Estes depósitos podem levar a alteração das características físico-químicas e biológicas das reservas naturais de determinado local. O lixão Arroio Dourado, localizado na cidade de Foz do Iguaçu (PR), desativado há 28 anos representa para a comunidade local um risco muito grande a saúde devido à exposição a céu aberto de materiais poluentes, podendo comprometer a qualidade da água dos mananciais locais. Nesse sentido, o presente estudo tem como objetivo principal analisar a qualidade da água do Arroio Dourado, em uma área sob influência do lixão desativado de Foz do Iguaçu, utilizando como metodologia testes mutagênicos com Allium cepa L, investigando o potencial citotóxico e genotóxico de possíveis contaminantes presentes neste recurso hídrico. As coletas foram realizadas nos meses de abril, maio e julho de 2021, totalizando três coletas, sendo seis pontos de coleta (montante, jusante, nascente, poços do tipo cacimba 1 e 2 e poço artesiano comunitário). Analisou-se o índice mitótico (IM) e a presença de aberrações cromossômicas (AC) nas raízes meristemáticas de Allium cepa. Em decorrências dessas alterações, estas sugerem a ocorrência de um potencial citotóxico e genotóxico nas amostras de água. Os resultados dessa pesquisa demostraram algumas alterações relevantes entre os pontos de águas superficiais e subterrâneas e entre os tempos de exposição (T1-24h e T2-48h) em relação ao CO- (Controle negativo). Estes resultados podem ser justificados pelo descarte inadequado de resíduos de origem doméstica e consequentemente com uma possível presença de metais pesados e o uso e ocupação do solo também interferem na qualidade da água, pois esse exerce uma forte influência no escoamento superficial contribuindo assim para o carreamento de contaminantes para o manancial. Assim os resultados do presente estudo destacam a importância da utilização de organismos vegetais para realizar testes mutagênicos com o objetivo de avaliar a qualidade ambiental e indicar a necessidade de propostas de retirada do material e tratamento de resíduos para que dessa forma se possa garantir uma boa qualidade da água e uma proteção ativa do meio ambiente e da biodiversidade.
Avaliação da Formação de Hidróxido de Níquel para a Recuperação de Baterias Secundárias
(2022) Orth, Jaqueline Tomasini; Orientador
A geração de energia sustentável aumenta a cada ano, e consequentemente, torna-se necessário o armazenamento dessa energia para ser utilizada posteriormente. Neste sentido, as baterias secundárias que convertem energias envolvidas nos processos químicos em energia elétrica surgem como uma opção viável para o armazenamento de energia. Dentre as baterias secundárias, as baterias de Ni-Cd, Ni-Zn e baterias de Ni-MH, utilizam o níquel como material catódico, e despertam uma grande preocupação em relação à recuperação deste metal. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo a investigação eletroquímica sobre a formação das diversas fases de níquel presentes nesses sistemas, ou seja, α/β – hidróxido de níquel, verificando a sua estabilidade e eficiência, para que seja possível reaproveitar as baterias descartadas. Para este estudo, o níquel foi preparado a partir da redução do cloreto de níquel com uma solução de borohidreto de sódio e pó de níquel comercial foram usados para comparação com o níquel retirado de baterias descarregadas que foram descartadas. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e os estudos eletroquímicos pela técnica de voltametria cíclica e cronoamperometria. Os resultados de caracterização física mostraram a formação de partículas com estrutura cristalina de níquel metálico e a investigação eletroquímica evidenciou a formação de diferentes espécies de níquel na região de potencial de oxidação a 0,45 V. Após os estudos iniciais, foi adicionado carbono ao níquel, este material foi aplicado para a reação de oxidação de metanol. Com estas avaliações será possível entender melhor o comportamento do níquel e de suas fases, e com a aplicação do níquel para a reação de oxidação de metanol que poderá ser considerado início de novos estudos como uma opção para reaproveitamento do níquel.
Avaliação do potencial biocatalítico de fungos endofíticos de plantas nativas do oeste paranaense
(2025-05-08) Barros, Maria Gabriela Azevedo
O aumento da população mundial e do consumo traz uma série de desequilíbrios ambientais, impactando as futuras gerações. Com a finalidade de diminuir esses danos, rumo a um desenvolvimento mais sustentável, foram propostas diversas metas e boas práticas, por exemplo, a agenda 2030 pela Organização das Nações Unidas (ONU). Partindo do ideal de minimização dos danos ambientais relacionados aos processos industriais e a aplicação os princípios da química verde, o presente trabalho busca prospectar atividades enzimáticas em fungos endofíticos isolados de plantas nativas do oeste paranaense para biotransformação de fármacos. Desta forma, foi realizado o isolamento de 39 fungos oriundos da árvore Cabralea canjerana e 130 da Guarea kunthiana. Os fungos isolados foram separados em grupos de acordo com as características morfológicas, e, em uma triagem inicial, para avaliar a tolerância dos fungos à exposição de fármacos, 10 das 53 morfo-espécies avaliadas apresentaram resultados acima de 20 % em pelo menos um dos 6 tratamentos, sendo assim, consideradas promissoras, 3 da C. canjerana e 7 da G. kunthiana. A identificação dos fungos promissores foi realizada por biologia molecular pelo método Sanger, utilizando a amplificação nas regiões de ITS1 e ITS4, indicando que dos 10 fungos selecionados previamente, 8 eram ascomicetos, e 2 eram do tipo basidiomicetos. Posteriormente, os isolados selecionados foram submetidos a triagem enzimática. Os resultados obtidos mostram que os isolados possuem um perfil enzimático diverso; com as cepas isoladas da C. canjerana foram melhores para atividade potencial das oxidases - Lac, MnP e LiP. Ao passo que os da G. kunthiana apresentaram um perfil mais amplo, com destaque para o isolado Colletotrichum sp. mgk_C3_9 que se mostrou ativo para a maioria dos ensaios enzimáticos, e seletivo no ensaio de lacase com o naftol, no qual oxidou apenas o 𝛽-naftol. Por fim, o fármaco ibuprofeno foi submetido à reação de biotransformação, sendo que o fungo Colletotrichum sp. mgk_C3_9 promoveu a conversão de 55,7 % do fármaco em 2-hidroxi-ibuprofeno após 96 h de reação, confirmando o potencial biocatalítico do fungo avaliado. De modo geral, os fungos investigados apresentaram resultados promissores para enzimas oxigenases e lipases. Este trabalho contribui para a prospecção de novos biocatalisadores e reforça a importância da biodiversidade microbiana regional na busca por soluções inovadoras e ambientalmente responsáveis para a indústria, contribuindo com o desenvolvimento da agenda 2030. Resumen El aumento de la población mundial y el consumo trae una serie de desequilibrios ambientales que afectan a las futuras generaciones. Con el objetivo de reducir estos daños hacia un desarrollo más sostenible, se han propuesto varias metas y buenas prácticas, por ejemplo, la Agenda 2030 de las Naciones Unidas (ONU). Partiendo del ideal de minimizar los daños ambientales relacionados con los procesos industriales y la aplicación de los princípios de la química verde, el presente trabajo busca explorar las actividades enzimáticas em hongos endofíticos aislados de plantas nativas del oeste de Paraná para la biotransformación de fármacos. Así, se aislaron 39 hongos del árbol Cabralea canjerana y 130 de Guarea kunthiana. Los hongos aislados se separaron en grupos según características morfológicas y, en un cribado inicial para evaluar la tolerancia de los hongos a la exposición de fármacos, 10 de las 53 morfo-especies evaluadas mostraron resultados por encima del 20 % en al menos uno de los 6 tratamientos, siendo consideradas prometedoras, 3 de C. canjerana y 7 de G. kunthiana. La identificación de los hongos prometedores se llevó a cabo mediante biología molecular utilizando el método Sanger, utilizando la amplificación en las regiones ITS1 e ITS4, indicando que de los 10 hongos previamente seleccionados, 8 eran ascomicetos y 2 eran basidiomicetos. Posteriormente, los aislados seleccionados fueron sometidos a cribado enzimático. Los resultados obtenidos muestran que los aislados tienen un perfil enzimático diverso; con cepas aisladas de C. canjerana siendo mejores para la actividad potencial de oxidasa - Lac, MnP y LiP. Mientras que los de G. kunthiana presentaron un perfil más amplio, con énfasis en el aislado Colletotrichum sp. mgk_C3_9 que fue activo para la mayoría de los ensayos enzimáticos y selectivo en el ensayo de lacasa com naftol, donde oxidó solo el 𝛽-naftol. Finalmente, el fármaco ibuprofeno fue sometido a una reacción de biotransformación con el hongo Colletotrichum sp. mgk_C3_9 promoviendo la conversión del 55.7 % del fármaco en 2-hidroxi-ibuprofeno después de 96 horas de reacción, confirmando el potencial biocatalítico del hongo evaluado. En general, los hongos investigados mostraron resultados prometedores para las enzimas oxidasa y lipasa. Este trabajo contribuye a la exploración de nuevos biocatalizadores y refuerza la importância de la biodiversidad microbiana regional en la búsqueda de soluciones innovadoras y ambientalmente responsables para la industria, contribuyendo al desarrollo de la agenda 2030.
Avaliação eletroquímica de ligas comerciais à base de níquel e ferro para a reação de redução de hidrogênio na eletrólise
(2025) Scarpari, Maria Cristna
Devido às mudanças climáticas, a descarbonização é imperativa. O Brasil possui 85% de sua matriz elétrica formada por energias renováveis e tem potencial para produzir hidrogênio verde. Um ponto de partida do incremento do hidrogênio verde, é através da substituição do hidrogênio cinza pelo verde. Neste contexto é possível iniciar a produção com materiais nacionais disponíveis utilizados em outros mercados. Pois é necessário baratear o processo de eletrólise, que se trata de um processo eletrointensivo, onde o custo do hidrogênio cinza é três vezes mais barato do que o hidrogênio verde atualmente. Sendo assim, é preciso investigar materiais com baixo custo para a produção de hidrogênio verde. Por esse motivo, foram utilizadas ligas comerciais de base ferro 316L e 316LMH, e de base níquel INCONEL625 e INCONEL718, para estudos de comportamento eletroquímico da reação de redução de hidrogênio na eletrólise alcalina. A célula eletroquímica foi composta por um eletrodo de trabalho, a partir de ligas comerciais, um contra eletrodo de fio de platina de 50 mm de comprimento por 2 mm de diâmetro, e um eletrodo de referência Hg/HgO, com eletrólito de NaOH 1 mol L⁻¹. Estudou-se através de técnicas eletroquímicas, como Voltametria Cíclica, Voltametria de Varredura Linear, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e curvas de Tafel a reação de redução de hidrogênio destas ligas. Utilizou-se um disco rotatório na rotação a 900 rpm e purga de gás nitrogênio por 20 minutos para retirada do oxigênio do meio eletrolítico. O disco rotatório foi utilizado para facilitar o desprendimento de bolhas de hidrogênio. A partir de varreduras lineares e voltametria cíclica foi possível analisar o comportamento eletroquímico de liga comerciais, o que mostraram que as ligas a base de níquel apresentaram melhores respostas eletroquímicas do que as ligas a base ferro para a reação de redução de hidrogênio os dados obtidos das curvas de polarização sugerem diferenças significativas nas densidades de corrente entre as ligas estudadas. Para a liga INCONEL718, foram registrados valores de densidades de corrente superiores em comparação às outras ligas, de -6 mA cm-2, indicando uma atividade eletroquímica mais elevada. A liga INCONEL 625 também demonstrou um comportamento promissor de e -8 mA cm-2, com densidades de corrente favoráveis, enquanto a liga 316L apresentou resultados intermediários -2 mA cm-2 e a 316LMH -0,3 mA cm-2. A liga INOCENLE625 expõe uma resistência à transferência de carga de 370 Ω, o que é um valor cinco vezes menor que a resistência observada na liga 316LMH. Este trabalho, além de apontar uma melhor eficiência destas ligas comerciais à base de níquel na produção de gás hidrogênio, demonstrou uma alternativa de material interessante a ser estudado para aplicação industrial em curto prazo.
Bacterioclorina encapsulada em lipossoma: inativação de células tumorais utilizando terapia fotodinâmica
(2025-05-19) Pereira, Priscila Romero Mazzini
A Terapia Fotodinâmica (TFD) existe há mais de 100 anos, mas somente em 2023, foi incorporada no SUS (Sistema Único de Saúde), como uma alternativa para câncer de pele, por ser um método eficiente para reduzir efeitos colaterais sistêmicos da terapia utilizada atualmente para tratamento do câncer. A TFD envolve luz e componentes não tóxicos como o fotossensibilizador (FS) e oxigênio que quando combinados induzem efeitos celulares e teciduais. O FS é uma molécula fotossensível que, ao atingir a célula-alvo ou tecido, é ativado por uma fonte de luz com comprimento de onda específico, que irá excitar o FS, gerando espécies reativas de oxigênio que causam danos às células cancerosas, induzindo à morte celular. O uso de FS que absorve em comprimento de onda mais longo, como a bacterioclorina (Bcl), tem potencial para atingir maiores profundidades no tecido, ampliando o espectro de tratamento da TFD. Para potencializar a ação desta Bcl foi realizada uma formulação lipossomal (FL). Essa FL possui vantagens como a capacidade de melhorar a solubilidade, a estabilidade e a biodisponibilidade de princípios ativos, como FS, além de permitir a liberação controlada e direcionada dos fármacos no corpo. Com objetivo de desenvolver uma formulação de nanopartícula capaz de otimizar a utilização da Bcl, reduzindo a quantidade necessária para induzir a morte celular, foi realizada a comparação entre a atividade fotodinâmica da bacterioclorina na sua forma livre e em formulação lipossomal, avaliando sua eficiência e seu potencial terapêutico in vitro. Assim, a bactéria que contém o precursor da Bcl foi cultivada, centrifugada e depois, foi realizada a extração e transesterificação para obter a Bcl, o qual foi caracterizada e comparada à literatura. Foi desenvolvida uma FL por hidratação de filme. Os dados de absorbância, de sobrevivência celular, obtidos por MTT, foram normalizados e os tratamentos foram analisados pelo teste ANOVA, pelo programa GraphPad Prism, com intervalo de confiança de 95%, seguido de teste de Tukey para comparar as variáveis. Conclui-se que a FL superou a forma livre da Bcl em eficiência em todas as linhagens testadas. Comparando MRC-5 e MIA PaCa-2, a potência lipossomal do FS foi 392 vezes maior em MIA PaCa-2, com IC50 de 2 nM, e 34 vezes maior em MRC-5, com IC50 de 1 nM, em relação ao FS livre. Além disso, a FL demonstrou proteger a Bcl da fotodegradação, contribuindo para seu desempenho superior. Contudo, A TFD já é uma alternativa viável às terapias convencionais e está em processo de consolidação na prática clínica, destacando-se pela baixa toxicidade sistêmica a longo prazo e pela ausência de resistência medicamentosa. Esse estudo mostra-se como um avanço na questão sustentável no Brasil e no mundo, pois contempla os objetivos 3 e 12 dos ODS, em voga atualmente. Resumen La Terapia Fotodinámica (TFD) existe desde hace más de 100 años, pero recién en 2023 fue incorporada al SUS (Sistema Unificado de Salud), como alternativa para el cáncer de piel, por ser um método eficiente para reducir los efectos secundarios sistémicos de la terapia actualmente utilizada para tratar el câncer. La TFD implica la utilización de luz y componentes no tóxicos, como el fotosensibilizador (FS) y el oxígeno, que, al combinarse, inducen efectos celulares y tisulares. El FS es una molécula fotosensible que, al llegar a la célula o tejido objetivo, es activada por una fuente de luz con una longitud de onda específica, que excitará el FS, generando especies reactivas de oxígeno que causan daño a las células cancerosas, induciendo la muerte del celular. El uso de FS que absorbe en longitudes de onda más largas, como la bacterioclorina (Bcl), tiene el potencial de alcanzar mayores profundidades en el tejido, ampliando el espectro de tratamiento de la TFD. Para mejorar la eficacia de este Bcl, hemos desarrollado una formulación liposomal (FL). Esta FL ofrece importantes beneficios, entre ellos, una mayor solubilidad, una mayor estabilidad y una biodisponibilidad superior de los principios activos como el FS. Además, facilita el control preciso y la liberación dirigida de medicamentos dentro del organismo, lo que garantiza que los tratamientos sean eficaces e impactantes. Con el objetivo de desarrollar una formulación de nanopartículas que optimizara el uso de Bcl y redujera la cantidad necesaria para inducir la muerte celular, se comparó la actividad fotodinámica de la bacterioclorina en su forma libre y en formulación liposomal, evaluando su eficiencia y potencial terapéutico in vitro. Por lo tanto, la bacteria que contenía el precursor Bcl fue cultivada, centrifugada y luego se realizó extracción y transesterificación para obtener Bcl, que fue caracterizado y comparado con la literatura. Se desarrolló un FL por hidratación de película. Los datos de absorbância, supervivencia celular, obtenidos por MTT fueron normalizados y los tratamentos fueron analizados mediante el programa GraphPad Prism, utilizando la prueba ANOVA, con um intervalo de confianza del 95%, seguido de la prueba de Tukey para comparar las variables. Em conclusión, FL superó a la forma libre de Bcl en términos de eficacia en todas las cepas ensayadas. Al comparar MRC-5 y MIA PaCa-2, la potencia liposomal del FS fue 392 veces mayor en MIA PaCa-2, con un IC50 de 2 nM, y 34 veces mayor en MRC-5, con un IC50 de 1 nM, en comparación con el SL libre. Además, se demostró que FL protege a Bcl de la fotodegradación, lo que contribuye a su mayor rendimiento. La TFD es ya una alternativa viable a las terapias convencionales y está em proceso de consolidación en la práctica clínica, ya que destaca por su baja toxicidad sistémica a largo plazo y por la ausencia de resistencia a los fármacos. Por lo tanto, el estudio es un avance en la cuestión sostenible en Brasil y en el mundo, según los objetivos 3 y 12 de los ODS, actualmente em boga.
Bancada de Reprodução de Falhas em Sistemas de Proteção e Controle-Powerts
(2022) Silva, Adriel Rodrigues da; Orientador
Com a crescente evolução das técnicas de processamento digital aplicadas a dispositivos de proteção e o advento dos dispositivos eletrônicos inteligentes, estes passaram a ter parâmetros e funções mais complexas, as quais geraram mudanças nos cenários de testes. O conhecimento das lógicas implementadas nos relés e suas funções são de suma importância para a realização de testes. A realização de testes em sistemas de proteção e controle traz segurança para o sistema elétrico de potência: em uma atuação indevida ou uma falha de atuação podem ocorrer desligamentos indevidos, levando a um colapso do sistema. Tendo em vista os impactos causados pelas interrupções no fornecimento de energia elétrica, nota-se a importância de ferramentas para a realização de testes, manutenção e comissionamento dos dispositivos eletrônicos inteligentes. Em confluência com as exigências do cenário atual, os testes para verificação dos esquemas de proteção estão evoluindo cada vez mais para uma abordagem que represente o comportamento real da operação do sistema elétrico de potência. Neste contexto, uma bancada de reprodução de falha com o auxílio de uma caixa de ensaio se mostra um local adequado para realizar testes em dispositivos eletrônicos inteligentes, uma vez que permite a configuração de distintos bays de subestação, simulando sinais de equipamentos elétricos e permitindo a seus usuários a realização de testes nos sistemas de proteção de forma segura, sem riscos de acidentes pessoais e desligamentos acidentais. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma bancada de reprodução de falhas, com o propósito de realizar ensaios em dispositivos eletrônicos inteligentes, atendendo aos novos cenários de teste, e contribuir para a qualificação de profissionais que atuam no sistema elétrico de potência. A bancada proporciona uma infraestrutura básica e com auxílio de uma caixa de ensaio, a realização de testes em sistemas digitais de proteção e controle, quando na necessidade de reprodução de falhas ocorridas no sistema, configuração e implementação de novas lógicas, comissionamento e manutenção. A metodologia aplicada nesta pesquisa se deu por meio de análise de resultados dos testes realizados em bancada em lógicas e funções de proteção. Os resultados apresentados foram satisfatórios, mostrando que a bancada simulou todos os sinais necessários para o funcionamento correto das lógicas e funções de proteção, atestando sua praticidade e eficiência.
Cenários para Produção de Biometano a partir de Resíduos do Setor Sucroenergético Paranaense
(2022) Penteado, Maurício Cabral; Orientador
O setor sucroalcooleiro é uma das principais atividades econômicas do Brasil e se destaca pela alta disponibilidade de biomassa para aproveitamento energético. Neste sentido, o presente estudo buscou avaliar a viabilidade econômica da produção de biometano a partir dos substratos orgânicos deste setor, de modo específico para o estado do Paraná. Foram consideradas as características médias do setor sucroenergético paranaense para estimar a geração de resíduos (vinhaça e torta de filtro) e o respectivo potencial de produção de biometano de uma usina teórica, ou seja, uma usina virtualmente configurada com os parâmetros médios deste estado, e o método de fluxo de caixa descontado foi utilizado para avaliar financeiramente os resultados obtidos. Durante a análise de viabilidade, dois cenários foram avaliados, o cenário “A” considerou o autoconsumo de biometano na logística agrícola da usina e comercialização do volume excedente, enquanto que, o cenário B analisou apenas a comercialização do biometano. Os resultados obtidos indicam que, para representar as características médias do estado, a usina teórica deve ser anexa (produção de etanol e açúcar), com capacidade para processar 10.719 toneladas de cana por dia. O potencial de produção de biogás estimado para uma usina deste porte é de 66.526 m³.dia-1 de biogás na safra 13.021 m³.dia -1 na entressafra, o teor de metano estimado para o biogás foi de 57,67%. Os indicadores econômicos obtidos no presente estudo apresentam bom desempenho para ambos os cenários: o Cenário “A” possui Taxa Interna de Retorno (TIR) de 17,8%, payback de 10,6 anos e Valor Presente Líquido (VPL) de aproximadamente 82 milhões de reais, enquanto que, o Cenário “B” conta com uma TIR igual a 10,71%, 18 anos e 4 meses de payback descontado e VPL de 10,6 milhões de reais. Desta forma, foi possível verificar que é viável produzir biometano em uma usina com as características médias do setor sucroenergético paranaense, seja para o autoconsumo e comercialização ou somente comercialização do biocombustível. Além disso, verificou-se que a estratégia que apresenta melhor desempenho financeiro é a que considera o autoconsumo do biometano em uma frota completamente convertida para a tecnologia “diesel-gás” e explora a monetização do biometano excedente a partir da comercialização com clientes externos.
Codigestão Anaeróbia de Resíduos Alimentares com Aparas de Grama Submetida à Hidrólise Alcalina com NaOH
(2023) Gueri, Matheus Vitor Diniz
O crescente aumento na geração de RSU no Brasil tem gerado uma necessidade urgente por soluções sustentáveis que minimizem os impactos ambientais e de saúde pública. A composição do RSU é bastante heterogênea, a fração orgânica (resíduos alimentares, resíduos verdes, entre outros) corresponde, em média, a 50% do peso total e pode ser reaproveitada em diferentes rotas tecnológicas, com destaque às alternativas de conversão de resíduos orgânicos em energia limpa, como a digestão anaeróbia. Nesse sentido, o presente estudo buscou identificar o potencial de geração de metano a partir da codigestão anaeróbia de resíduos alimentares com aparas de grama como alternativa de destinação final. A lignocelulose presente nas aparas de grama é resistente às ações microbiológicas e enzimáticas, portanto, foram submetidas à hidrólise alcalina com NaOH (wet state). O experimento ocorreu em duas etapas sequenciais: EXP 1 e EXP 2. Na primeira, foram aplicados 1, 3 e 5% de NaOH com tempo de contato fixo em 12 horas e na segunda fixou-se 3% de NaOH e variou-se o tempo de contato de 12, 24 e 48h. Os ensaios de produção bioquímica de metano (PBM) seguiram as recomendações da norma alemã VDI 4630 (2006) com adaptação na mensura do gás produzido, que foi obtida pelo método manométrico, durante 30 dias sob temperatura mesofílica constante (37ºC ± 1). Os parâmetros pH, FOS/TAC, ST, SV, STV, DQO, NTK, COT, carboidratos, celulose, hemicelulose e lignina foram avaliados. As amostras foram formuladas com proporção entre inóculo:substrato ≤ 0,5 e entre o substrato:cosubstrato = 1:1. Os resultados mostram que a codigestão de resíduo alimentar com aparas de grama é vantajosa, dado ao balanceamento de nutrientes, expresso pela relação C:N que foi de 25 nas amostras de codigestão (COD). A maior geração de biogás no EXP 1 foi da amostra COD-3%, igual a 418,70 LN.kgSV-1, correspondente a uma produção 23% maior se comparado ao COD-0% (sem pré-tratamento). No EXP 2, a amostra COD-12h apresentou os melhores resultados, em termos de produção de metano e redução do tempo necessário para produção de 90% do volume total de biogás. O pré-tratamento alcalino das aparas de grama se mostrou eficiente, principalmente com 3% de NaOH durante 12 horas, dado o incremento no PBM de 59,50% e redução de 40,95% no teor de lignina, ficou evidente o aprimoramento na digestibilidade das amostras de codigestão de resíduo alimentar com aparas de grama pré-tratadas com NaOH, em todas as configurações. Foi possível concluir que as aparas de grama submetidas ao pré-tratamento com 3% de NaOH durante 12 horas são recomendadas como cosubstrato com resíduos alimentares, em função do aprimoramento verificado na geração de metano.
Compósitos a base de poli (benzimidazol) com polímeros estirênicos e líquido iônico como eletrólito para célula a combustível de membrana trocadora de prótons
(2025-04-02) Ellakkis, Samah
O crescimento populacional e o desenvolvimento industrial das sociedades levam cada vez mais os países à dependência de fontes de energias provenientes de combustíveis fósseis. O consumo exacerbado desses recursos fósseis para a produção de energia por sua vez leva ao seu esgotamento e a alterações ambientais nefastas. Logo, a transição energética para novas fontes de energias renováveis se fez urgente e se tornam crescentes na última década. Entre as diferentes tecnologias que fazem uso de fontes de energia renovável encontram-se as células a combustível (CaC) que são dispositivos que transformam energia química em elétrica que produz como subproduto calor e água e, portanto, são consideradas ambientalmente amigáveis. As CaC do tipo membrana trocadora de prótons (PEMFC), que podem fazer uso de gás hidrogênio como combustível, consiste em uma célula galvânica formada por um ânodo e um cátodo separados por uma membrana polimérica condutora de prótons, um eletrólito. Essa membrana pode ser, usualmente, a Nafion, um fluoropolímero com excelentes propriedades de transporte, temperaturas de operação em torno de 90°C e elevado custo. Outros polímeros como os da família dos poli (benzimidazois) (PBIs) se apresentam como uma alternativa ao uso da Nafion, pois permitem operar a PEMFC em temperaturas mais elevadas, o que favorece a cinética de oxidação dos gases combustível e comburente e que permite um melhor gerenciamento da água produzida. Além disso, o PBI fosfonado ou sulfonado oferece excelentes propriedades de transporte, estabilidade mecânica e térmica e de menor custo que o da Nafion. Líquidos iônicos (LIs) são sais formados por cátions orgânicos volumosos e ânions de diferentes tamanhos e que são líquidos à temperatura inferiores a 100°C. Esses sais oferecem propriedades bastante interessantes, como por exemplo, elevada condutividade, pressão de vapor praticamente nula e ampla janela eletroquímica estável. LIs tem sido utilizados em PEMFCs de diferentes formas: a) como líquidos iônicos poliméricos (PILs) cuja porção do líquido iônico está localizada na cadeia principal do polímero eletrólito ou como b) uma blenda ou compósito junto ao polímero. No caso dos PILs, esses têm sua mobilidade iônica restringida pela própria cadeia do polímero oferecendo, então, uma menor condutividade ao eletrólito. Por outro lado, os LIs adicionados ao polímero na forma de compósitos ou blendas podem ser lixiviados do material, durante sua utilização. Estudos recentes apontam para que a preparação de compósitos de PBI com LI que contém anel imidazol em uma estrutura reticulada em forma de gaiola oferece uma melhora na condutividade do material e favorece a dopagem do polímero com o ácido fosfórico. Sendo assim esté projeto pretende preparar membranas de PBI com o copolímero(estirenodivinil-benzeno) e membranas de PBI com o terpolímero (esireno-Vinilimidazoldivinil-benzeno) incorporadas ou não com o líquido iónico 1-butil-3-metilimidazólio tetrafluoroborato de potássio (BMI.BF4) em seguida pretende-se avaliar suas propriedades físico-químicas a fim de determinar aquelas com as melhores características para serem testadas na célula a combustível do tipo PEMFC. Resumen El crecimiento demográfico y el desarrollo industrial de las sociedades llevan cada vez más a los países a depender de fuentes de energía procedentes de combustibles fósiles. El consumo exacerbado de estos recursos fósiles para la producción de energía conduce a su vez a su agotamiento y a cambios ambientales dañinos. Por tanto, la transición energética hacia nuevas fuentes de energía renovables se ha vuelto urgente y ha ido en aumento en la última década. Entre las diferentes tecnologías que hacen uso de fuentes de energía renovables se encuentran las pilas de combustible (CaC), que son dispositivos que transforman la energía química en energía eléctrica que produce calor y agua como subproducto y, por tanto, se consideran amigables con el medio ambiente. El tipo (PEMFC), que puede utilizar gas hidrógeno como combustible, consta de una celda galvánica formada por un ánodo y un cátodo separados por una membrana polimérica conductora de protones, un electrolito. Esta membrana suele ser Nafion, un fluoropolímero con excelentes propiedades de transporte, temperaturas de funcionamiento de alrededor de 90°C y alto costo. Otros polímeros como los de la familia de los poli (benzimidazoles) (PBI) se presentan como una alternativa al uso de Nafion, ya que permiten que los PEMFC operen a temperaturas más altas, favoreciendo la cinética de oxidación del combustible y de los gases oxidantes y permitiendo una mejor gestión. del agua producida. Además, el PBI fosfonado o sulfonado ofrece excelentes propiedades de transporte, estabilidad mecánica y térmica y tiene un costo menor que el Nafion. Los líquidos iónicos (IL) son sales formadas por cationes y aniones orgánicos voluminosos de diferentes tamaños y que son líquidos a temperaturas inferiores a 100 °C. Estas sales ofrecen propiedades muy interesantes como una alta conductividad, una presión de vapor prácticamente nula y una amplia ventana electroquímica estable. Los IL se han utilizado en PEMFC de diferentes maneras: a) como líquidos iónicos poliméricos (PIL) cuya porción del líquido iónico se ubica en la cadena principal del polímero electrolito o como b) una mezcla o compuesto junto al polímero. En el caso de los PIL, su movilidad iónica está restringida por la propia cadena polimérica, ofreciendo así una menor conductividad al electrolito. Por otro lado, los LI añadidos al polímero en forma de compuestos o mezclas pueden lixiviarse del material durante su uso. Estudios recientes indican que la preparación de composites de PBI con LI que contiene un anillo de imidazol en una estructura reticulada en forma de jaula ofrece una mejora en la conductividad del material y favorece el dopaje del polímero con ácido fosfórico. Por lo tanto, este proyecto se propone preparar membranas de PBI con el copolímero (estireno-divinilbenceno) y membranas de PBI con el terpolímero (esireno-vinimidazol-divinilbenceno) incorporado o no con el líquido iónico BMI.BF4, luego se pretende evaluar sus propiedades físicas-químicas. con el objetivo de determinar aquellas con mejores características para ser ensayadas en la pila de combustible tipo PEMFC.
Comunidades de energia com microrredes inteligentes no Brasil - cenário regulatório
(2025-06-16) Ordovás Santos, André Quites
Para que se possa alcançar a neutralidade de carbono até 2050, estudos mostram a importância do aumento de 300% da capacidade das fontes solares e eólicas. Essas fontes, devido à sua natureza intermitente e frequentemente distribuídas, constituem grande desafio para a estabilidade e a confiabilidade das atuais redes elétricas. A digitalização dessas redes é essencial para permitir maior penetração de recursos energéticos distribuídos (REDs), porém os investimentos necessários são colossais, impossíveis de realizar de uma única vez. As microrredes elétricas inteligentes permitem a digitalização gradual das redes elétricas, representando ilhas inteligentes passíveis de serem integradas gradualmente à rede legada. Seus sistemas inteligentes permitem o gerenciamento ótimo dos REDs intermitentes em seu interior, escondendo sua complexidade da rede elétrica. Sua viabilidade técnica no Brasil já foi demonstrada por projetos-piloto, e já são utilizadas comercialmente em países avançados. Entretanto, sua viabilidade comercial, bem como o aproveitamento de todos os seus potenciais benefícios econômicos, sociais e ambientais, ainda encontra impedimentos regulatórios, sobretudo no contexto urbano, onde a agregação de prossumidores é essencial. Em especial, a regulação ainda não permite o compartilhamento ou comércio local de energia e restringe a existência de sistemas de distribuição privados e ilháveis. Esta pesquisa tem por objetivo propor e testar alternativas de mudanças na regulação para a viabilização regulatória e econômica das microrredes elétricas comunitárias e sua difusão, quanto a seu potencial impacto e factibilidade no contexto nacional, considerando a experiência internacional. A metodologia empregada utilizou pesquisas bibliográficas sistemáticas, por meio das quais estabeleceu-se uma proposta composta de fatores e alternativas, constituindo hipóteses fundamentadas de cenários regulatórios. As hipóteses foram então testadas com a utilização de métodos qualitativos. Buscando sua refutação, foram realizadas entrevistas com especialistas, pesquisadores e stakeholders com experiência na área de regulação e Smart Grids. Compôs-se também portfólio de vídeos públicos, disponíveis na web, com entrevistas, debates e conferências sobre temas relacionados à pesquisa. Os argumentos relacionados direta ou indiretamente às hipóteses em análise foram registrados e analisados, buscando-se por possíveis refutações. Não foram identificadas refutações nos testes qualitativos. Por fim, foram realizados testes quantitativos por meio de testes de linha de base da moderna teoria da regulação, utilizando o software HOMER GRID. Os testes avaliaram a aplicação das hipóteses passíveis de serem testadas quantitativamente, considerando o contexto do Centro Histórico de Porto Alegre, bairro com grande potencial de geração solar e riscos de inversões de fluxo com o aumento da penetração de REDs, além de ser sujeito a desastres climáticos. Os testes quantitativos também não foram capazes de refutar as hipóteses estabelecidas, tendo, ao contrário, indicado serem propostas promissoras para viabilizar as microrredes comunitárias, beneficiando seus membros e também a distribuidora local. Com isso, torna-se possível a digitalização economicamente sustentável das redes elétricas, permitindo o aumento da penetração de REDs e contribuindo para a manutenção do caráter renovável da matriz elétrica nacional, mesmo com aumento de demanda. Resumen Para alcanzar la neutralidad de carbono para el año 2050, estudios destacan la importancia de incrementar en un 300% la capacidad instalada de fuentes solares y eólicas. Estas fuentes, debido a su naturaleza intermitente y frecuentemente distribuida, representan un gran desafío para la estabilidad de las redes eléctricas actuales. La digitalización de estas redes es esencial para posibilitar una mayor penetración de recursos energéticos distribuidos (REDs); sin embargo, las inversiones necesarias son colosales e inviables de realizar en un único esfuerzo. Las microrredes eléctricas inteligentes ofrecen una solución al permitir la digitalización gradual de las redes eléctricas. Estos sistemas inteligentes optimizan la gestión de los REDs intermitentes en su interior, ocultando su complejidad a la red eléctrica principal. Su viabilidad técnica ya ha sido demostrada en Brasil mediante proyectos piloto, y en países avanzados ya son empleadas comercialmente. No obstante, su viabilidad comercial, así como el aprovechamiento pleno de sus beneficios, enfrenta barreras regulatorias, especialmente en contextos urbanos, donde la agregación de prosumidores resulta fundamental. En particular, la regulación actual no permite el comercio local de energía, además de restringir la existencia de sistemas de distribución desconectables. Esta investigación tiene como objetivo proponer y testar alternativas de cambios regulatorios que viabilicen las microrredes eléctricas comunitarias en el contexto nacional, considerando también la experiencia internacional. La metodología empleada incluyó investigaciones bibliográficas sistemáticas, mediante las cuales se definió una propuesta compuesta por factores y alternativas que constituyen hipótesis de escenarios regulatorios. Estas hipótesis fueron validadas utilizando métodos cualitativos. Para su refutación, se realizaron entrevistas con especialistas, investigadores y partes interesadas con experiencia en regulación y Smart Grids. También se recopiló un portafolio de videos públicos disponibles en la web, que incluyen entrevistas, debates y conferencias relacionadas con los temas de la investigación. Los argumentos relacionados con las hipótesis en análisis fueron registrados y analizados, buscando posibles refutaciones. Las validaciones cualitativas no identificaron refutaciones. Finalmente, se llevaron a cabo validaciones cuantitativas mediante pruebas de línea base de la moderna teoría de la regulación, utilizando el software HOMER GRID. Estas pruebas evaluaron la aplicación de las hipótesis que podían ser verificadas cuantitativamente, considerando el contexto del Centro Histórico de Porto Alegre, un barrio con alto potencial de generación solar y riesgo de inversiones de flujo debido al aumento de la penetración de REDs, además de ser vulnerable a desastres climáticos. Las pruebas cuantitativas tampoco refutaron las hipótesis establecidas; al contrario, señalaron su gran potencial para viabilizar las microrredes comunitarias, beneficiando tanto a sus miembros como a la distribuidora local. Con esto, se posibilita la digitalización económicamente sostenible de las redes eléctricas, permitiendo una mayor penetración de REDs y contribuyendo al mantenimiento del carácter renovable de la matriz eléctrica nacional.
Desempenho Térmico de Materiais Sustentáveis para Telhados de Acordo com as Condições de Irradiância Solar da Tríplice Fronteira Brasil-Paraguai-Argentina
(2022) Navarro, Jhon Steven; Orientador
Materiais que apresentam baixa absortância e alta emissividade são conhecidos como materiais refletivos ou frios. Esse tipo de materiais, quando usados como revestimento ou como telhados em construções, permitem a redução de temperaturas superficiais nos edifícios, minimizando a necessidade de energia para refrigeração e conforto térmico de ambientes e contribuindo com a sustentabilidade cada vez mais procurada em projetos de engenharia e arquitetura no mundo inteiro. Esta pesquisa de caráter experimental e computacional avaliou o desempenho térmico de quatro tipos de materiais para telhas: Telha de Fibrocimento sem Amianto; Telha de Fibrocimento sem Amianto com Revestimento de Tinta Branca (Cal); Telha Ecológica Tetra Pak e Telha Ecológica de Fibra Vegetal. Isto, mediante medições de temperatura superficiais por técnicas de termografia infravermelha usando a norma internacional ASTM E-1980, medições de temperatura superficial em regime transiente durante os períodos de maior radiação solar no verão e, através de uma simulação computacional no Software Ansys CFD para validar os perfis de temperatura e fluxo de calor da Telha de Fibra de Vegetal. A pesquisa se realizou levando em consideração as condições de radiação solar da cidade de Foz do Iguaçu, na Tríplice Fronteira Brasil-Paraguai-Argentina. Uma vez analisados e comparados os resultados de atraso térmico e fator decremental dos materiais, foi possível determinar que a Telha de Fibra Vegetal possui um atraso térmico 73,02% maior do que a Telha Convencional de Fibrocimento e 52.82% maior do que a Telha de Tetra Pak, o que sugere que a Telha Ecológica de Fibra Vegetal contribui de melhor forma ao conforto térmico de ambientes em relação aos outros tipos de materiais analisados. Também foi possível corroborar que o revestimento com tinta branca (Cal) reduz o fator decremental da telha de fibrocimento em 69.56%, uma vez que aumenta a refletância e a emissividade do material.

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