IES - Dissertação

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Influência da localização da colmeia sobre a qualidade do mel: determinação de açúcares e antioxidantes
(2026-04-27) Godoy, Cristian Acker
O oeste do Paraná é uma região predominantemente agrícola, com as duas paisagens mais presentes sendo campos de cultivo intensivo, e pequenas áreas remanescentes de Mata-Atlântica. A escolha do local a se instalar um apiário, leva em consideração, fatores como disponibilidade de recursos aos polinizadores e facilidade de acesso. Observa-se porém, que para uma região de agricultura intensiva, não é dada a devida atenção à proteção das colmeias em relação às lavouras. Para avaliar a influência da localização do apiário na composição do mel, visando observar os efeitos de uma barreira vegetal sobre as características do mel, estabeleceu-se uma pesquisa interdisciplinar focando em Tecnologias e Processos Sustentáveis para avaliar amostras de mel provenientes de apiários localizados dentro da mata, com barreira vegetal com raio superior a 100 metros para proteger os exames, e amostras provenientes de apiários fora da mata, sem essa proteção. As amostras foram coletadas de um total de 50 colmeias nas três estações de safra no ano de 2024. O número de amostras em cada coleta variou de acordo com a produção de cada colmeia, chegando a 45 amostras na 3ª coleta. Foram procedidas análises para determinação de compostos bioativos, capacidade antioxidante e sacarídeos nos méis. Como resultados, pôde-se observar diferenças nas análises entre os méis de apiários dentro e fora da mata, mas a diferença mais pronunciada foi entre as coletas, observando-se maiores valores de compostos bioativos nos méis coletados no mês de maio, com destaque para flavonóides nos apiário dentro da mata. Em relação às faixas de concentrações de sacarídeos nos méis, observou-se que em dois apiários de uma microrregião específica, os méis tiveram maiores concentrações de sacarose no verão e outono. Em outra microrregião, observou-se que na segunda coleta do apiário dentro da mata, todas as amostras de méis apresentaram concentração de glicose superior a concentração de frutose, expondo que a identidade de cada mel está atrelada ao apiário de origem, devido a floradas predominantes de cada raio apícola. Os méis produzidos na primavera tiveram maior homogeneidade entre os apiários, maiores teores de sacarose e rafinose, além de maior proporção de frutose frente à glicose. Este trabalho está alinhado a dois Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, 2-Fome zero e agricultura sustentável e 12-Consumo e produção responsáveis. Os resultados obtidos contribuem de forma significativa para com a sociedade e o meio ambiente, promovendo a valorização da heterogeneidade ambiental e realçando a importância da mesma para com a qualidade dos mel, promovendo assim a valorização de práticas apícolas sustentáveis. Enfim, este trabalho tem a responsabilidade social de promover desenvolvimento de comunidades e apicultores, para a produção de alimentos saudáveis com respeito à natureza. Resumen El oeste de Paraná es una región predominantemente agrícola, donde los dos paisajes más comunes son los campos de cultivo intensivo y las pequeñas áreas remanentes de Mata Atlántica. La elección de la ubicación para instalar un apiario tiene en cuenta factores como la disponibilidad de recursos para los polinizadores y la facilidad de acceso. Se observa, sin embargo, que para una región de agricultura intensiva, no se presta la debida atención a la protección de las colmenas en relación con los cultivos. Para evaluar la influencia de la ubicación del apiario en la composición de la miel, con el objetivo de observar los efectos de una barrera vegetal en las características de la miel, se estableció una investigación interdisciplinaria con foco en Tecnologías y Procesos Sostenibles para evaluar muestras de miel de apiarios ubicados dentro del bosque, con una barrera vegetal de radio mayor a 100 metros para proteger los exámenes, y muestras de apiarios fuera del bosque, sin esta protección. Las muestras fueron recolectadas de un total de 50 colmenas en las tres temporadas de cosecha del año 2024. El número de muestras en cada recolección varió según la producción de cada colmena, llegando a 45 muestras en la 3ª recolección. Se realizaron análisis para determinar compuestos bioactivos, capacidad antioxidante y sacáridos en la miel. Como resultado, se observaron diferencias en los análisis entre las mieles de apiarios dentro y fuera del bosque, pero la diferencia más pronunciada fue entre las colectas, observándose mayores valores de compuestos bioactivos en las mieles colectadas en mayo, con énfasis en los flavonoides en los apiarios dentro del bosque. Respecto a los rangos de concentraciones de sacáridos en la miel, se observó que en dos apiarios de una microrregión específica, las mieles presentaron mayores concentraciones de sacarosa en verano y otoño. En otra microrregión, se observó que en la segunda colecta del apiario al interior del bosque, todas las muestras de miel presentaron una concentración de glucosa mayor que la de fructosa, exponiendo que la identidad de cada miel está ligada al apiario de origen, debido a la floración predominante de cada rayo apícola. Las mieles producidas en primavera presentaron mayor homogeneidad entre los colmenares, mayores contenidos de sacarosa y rafinosa, así como una mayor proporción de fructosa respecto a la glucosa. Este trabajo está alineado con dos Objetivos de Desarrollo Sostenible, 2-Hambre Cero y Agricultura Sostenible y 12-Consumo y Producción Responsables. Los resultados obtenidos contribuyen significativamente a la sociedad y al medio ambiente, promoviendo la valorización de la heterogeneidad ambiental y destacando su importancia para la calidad de la miel, promoviendo así la valorización de prácticas apícolas sostenibles. En definitiva, este trabajo tiene la responsabilidad social de promover el desarrollo de las comunidades y de los apicultores, para la producción de alimentos sanos y respetuosos con la naturaleza.
Produção de biogás a partir do substrato vegetal hydrilla verticillata e pré-tratamento biológico com fungo Trametes polyzona CCMIBA 19
(2026-04-27) Galvis, Leiber Julio Granada
A macrófita Hydrilla verticillata, conhecida por sua proliferação invasora em corpos d’água eutrofizados como o Lago Itaipu, na fronteira entre Brasil e Paraguai, representa um desafio ambiental significativo. A remoção dessa biomassa tornou-se imperativa para o controle ambiental e, ao mesmo tempo, configura uma oportunidade promissora para a geração de energia, especialmente na produção de biogás. Contudo, sabe-se que o pré-tratamento dessa biomassa vegetal pode tornar sua estrutura mais acessível aos microrganismos, aumentando a digestibilidade e a eficiência na produção de biogás. No pré-tratamento biológico, utilizam-se microrganismos, como bactérias e fungos, ou enzimas microbianas capazes de degradar eficientemente a matéria vegetal. Neste estudo, a biomassa da macrófita Hydrilla verticillata, abundante no lago Itaipu em Foz do Iguaçu (PR), foi submetida a um pré-tratamento para produção de biogás. Para isso, foi utilizado o extrado enzimático bruto com atividade de lacase extraído do fungo Trametes polyzona CCMIBA_19, com ou sem adição do mediador 2,6-dimetoxifenol. Posteriormente, a biomassa foi submetida ao processo de codigestão com dejeto bovino para geração de biogás. A atividade enzimática foi quantificada por espectrofotometria, enquanto a produção de biogás foi avaliada pelo Potencial Bioquímico de Biogás (PBB). A análise demonstrou a atividade da lacase no cultivo do fungo, e os resultados evidenciaram a produção de biogás nos tratamentos com e sem mediador enzimático. No entanto, a rota sem pré-tratamento foi mais eficiente, gerando 49 LN/ kgSv de biogás. O melhor desempenho entre os ensaios pré-tratados (MEA-T2) alcançou apenas 34 LN/kgSv. Esses resultados sugerem que, nas condições testadas, o pré-tratamento biológico não foi vantajoso, possivelmente devido à baixa concentração e eficiência do extrato enzimático bruto, que não apresenta a mesma atividade de uma enzima purificada, sugerindo a necessidade de otimizações futuras, como o aumento da carga enzimática, purificação da enzima. Resumen La macrófita Hydrilla verticillata, conocida por su proliferación invasiva en cuerpos de agua eutrofizadas como el lago Itaipú, en la frontera entre Brasil y Paraguay, representa un importante desafío medioambiental. La eliminación de esta biomasa se ha convertido en algo imprescindible para el control medioambiental y, al mismo tiempo, supone una prometedora oportunidad para la generación de energía, especialmente en la producción de biogás. Sin embargo, se sabe que el pretratamiento de esta biomasa vegetal puede hacer que su estructura sea más accesible a los microorganismos, aumentando la digestibilidad y la eficiencia en la producción de biogás. En el pretratamiento biológico se utilizan microorganismos, como bacterias y hongos, o enzimas microbianas capaces de degradar eficazmente la materia vegetal. En este estudio, la biomasa de la macrófita Hydrilla verticillata, abundante en el lago Itaipu en Foz do Iguaçu (PR), fue sometida a un pretratamiento para la producción de biogás. Para ello, se utilizó el extracto enzimático bruto con actividad lacasa extraído del hongo Trametes polyzona CCMIBA_19, con o sin la adición del mediador 2,6-dimetoxifenol. Posteriormente, la biomasa se sometió al proceso de codigestión con deshechos bovinos para la generación de biogás. La actividad enzimática se cuantificó mediante espectrofotometría, mientras que la producción de biogás se evaluó mediante el Potencial Bioquímico de Biogás (PBB). El análisis demostró la actividad de la lacasa en el cultivo del hongo, y los resultados evidenciaron la producción de biogás en los tratamientos con y sin mediador enzimático. Sin embargo, la ruta sin pretratamiento fue más eficiente, generando 49 LN/kgSv de biogás. El mejor rendimiento entre los ensayos pretratados (MEA-T2) alcanzó solo 34 LN/kgSv. Estos resultados sugieren que, en las condiciones probadas, el pretratamiento biológico no fue ventajoso, posiblemente debido a la baja concentración y eficiencia del extracto enzimático bruto, que no presenta la misma actividad que una enzima purificada, lo que sugiere la necesidad de optimizaciones futuras, como el aumento de la carga enzimática y la purificación de la enzima.
Tintas catalíticas à base de PtCo/C modificadas com líquidos iônicos TEA-PS.BF4 ou C16MI.CF3SO3 para reação de redução do oxigênio
(2026-04-22) Espinola Cáceres, Caroline
As células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFCs) emergiram como uma promissora fonte de energia limpa devido à sua alta eficiência e baixas emissões. O desempenho dessas células é fortemente influenciado pela eficácia dos catalisadores, como a platina, utilizados nos eletrodos. Entretanto a platina possui limitações relacionadas ao custo e a cinética de redução do oxigênio no cátodo, o que diminui sua eficiência. Como estratégia para melhorar a atividade catalítica pode-se ligar a platina à metais de transição, como por exemplo, o cobalto (Co), pois a combinação de Pt-Co proporciona sítios ativos adicionais para reações químicas, beneficiando a atividade catalítica na superfície do eletrodo. Outro método de melhoria se dá com a utilização de líquidos iônicos, pois oferecem vantagens notáveis em eletrocatalisadores, o que proporciona uma alta condutividade iônica, estabilidade térmica e química, ampla faixa de potenciais e solubilidade de gases. O objetivo deste estudo é sintetizar o eletrocatalisador de liga platina-cobalto em matriz de carbono (PtCo/C) e verificar a atividade catalítica para reação de redução do oxigênio (RRO) de diferentes tintas precursoras que possam ser usadas na interface da camada catalítica e da membrana eletrolítica da célula a combustível, utilizando Nafion ou PBI como agente ligante, e com e sem a presença de líquidos iônicos. Primeiramente foi realizada a síntese do catalisador pelo método de redução com boroidreto de sódio e seguida por sua caracterização física por difratometria de raios-x, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica e espectroscopia de absorção atômica. Para os estudos eletroquímicos foram preparadas tintas catalíticas, a fim de avaliar a eficiência eletrocatalítica para reação de redução do oxigênio (RRO), por meio das técnicas de voltametria cíclica e voltametria de varredura linear. Os líquidos iônicos utilizados na preparação das tintas foram o C16MI.CF3SO3 e o TEA-PS.BF4. A utilização de líquido iônico em concentrações de 10% e 15% apresentaram baixa atividade catalítica, já em concentrações menores de 1% e 2% apresentaram maiores atividade catalítica, especificamente a tinta com presença de Nafion e 1% de TEA-PS.BF4, o que demonstrando aumento de 41% na EASA em comparação ao PtCo/C também com Nafion. Já para RRO obteve-se como resultado que as tintas contendo PtCo/C com Nafion, PtCo/C + 1% de TEA-PS.BF4 e PtCo/C + 1% C16MI.CF3SO3 com Nafion apresentam a rota de redução de 4 elétrons, com redução direta a H2O. Esses resultados indicam que em concentrações altas o líquido iônico pode cobrir os sítios ativos catalíticos disponíveis para as reações eletroquímicas e resultar na diminuição da eficiência, tanto para EASA, quanto para RRO. Resumen Las celdas de combustible de membrana de intercambio protónico (PEMFCs) han emergido como una fuente prometedora de energía limpia debido a su alta eficiencia y bajas emisiones. El rendimiento de estas celdas está fuertemente influenciado por la eficacia de los catalizadores, como el platino, utilizados en los electrodos. Sin embargo, el platino presenta limitaciones relacionadas con su alto costo y la cinética lenta de la reacción de reducción de oxígeno (ORR) en el cátodo, lo que disminuye su eficiencia. Una estrategia para mejorar la actividad catalítica consiste en alear el platino con metales de transición, como el cobalto (Co), ya que la combinación Pt-Co proporciona sitios activos adicionales para las reacciones químicas, mejorando así la actividad catalítica en la superficie del electrodo. Otro enfoque de mejora es el uso de líquidos iónicos, los cuales ofrecen ventajas notables en electrocatalizadores, proporcionando alta conductividad iónica, estabilidad térmica y química, una amplia ventana electroquímica y solubilidad de gases. El objetivo de este estudio es sintetizar un electrocatalizador de aleación de platino-cobalto soportado en carbono (PtCo/C) y verificar su actividad catalítica para la reacción de reducción de oxígeno (ORR), utilizando diferentes tintas precursoras que puedan ser aplicadas en la interfaz entre la capa catalítica y la membrana electrolítica de la celda de combustible. Se emplearon Nafion o PBI como agentes aglutinantes, con y sin la presencia de líquidos iónicos. La síntesis del catalizador se realizó mediante el método de reducción con borohidruro de sodio y posteriormente se caracterizó físicamente por difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis termogravimétrico (TGA) y espectroscopía de absorción atómica (AAS). Para la evaluación electroquímica, se prepararon tintas catalíticas que fueron analizadas mediante voltametría cíclica y voltametría de barrido lineal, a fin de evaluar la eficiencia catalítica frente a la ORR. Los líquidos iónicos utilizados en la preparación de las tintas fueron C16MI.CF3SO3 y TEA-PS.BF4. El uso de líquidos iónicos en concentraciones del 10% y 15% presentó baja actividad catalítica, mientras que en concentraciones menores del 1% y 2% se observó una mayor actividad catalítica, destacando la tinta con Nafion y 1% de TEA-PS.BF4, que mostró un aumento del 41% en el área electroquímicamente activa (EASA) en comparación con PtCo/C también con Nafion. En cuanto a la ORR, se obtuvo como resultado que las tintas que contenían PtCo/C con Nafion, PtCo/C + 1% de TEA-PS.BF4 y PtCo/C + 1% de C16MI.CF3SO3 con Nafion siguieron una ruta de reducción de cuatro electrones, con una reducción directa a H₂O. Estos resultados indican que a altas concentraciones, el líquido iónico puede cubrir los sitios activos catalíticos disponibles para las reacciones electroquímicas, lo que lleva a una disminución en la eficiencia tanto en EASA como en ORR.
Diagnóstico energético del sistema auxiliar en una central hidroeléctrica bajo las normas iso 50001 e iso 50002: un estudio de caso real
(2026-04-14) Hogberg Avalos, Esteban Rodolfo
Este estudo apresenta um diagnóstico energético de parte dos sistemas do serviço auxiliar da Usina Hidrelétrica de Acaray. O objetivo é avaliar o consumo de energia e seu respectivo impacto em termos de eficiência energética, sustentabilidade, impacto ambiental e social. A pesquisa foi baseada nas normas INTN NP ISO 50001 primeira edição, de 2015 e INTN NP ISO 50002 primeira edição, de 2023, que foram utilizadas como referência para a estruturação do sistema de gestão de energia e aplicação do diagnóstico energético. As etapas do diagnóstico energético foram definidas e estruturadas, garantindo uma abordagem sistemática e normativa com base nas normas técnicas selecionadas. Os resultados do estudo incluíram uma avaliação do desempenho energético de parte dos sistemas do serviço auxiliar analisados: (i) o sistema do centro de controle da bomba de drenagem; (ii) o sistema de iluminação; e (iii) o sistema de comportas hidromecânicas. Foi estabelecida uma linha de base energética, identificando os principais consumidores de energia e avaliando os sistemas em termos técnicos, econômicos, ambientais e sociais. Em conjunto, foram quantificadas as emissões de dióxido de carbono derivadas do consumo de energia de cada sistema, expressando essas emissões em termos de equivalentes de carbono que as plantas urbanas capturariam, identificando o impacto ambiental dos sistemas analisados. O diagnóstico energético determinou que o sistema de iluminação foi o mais intensivo em energia, com um consumo anual de 68061 kWh/ano. É seguido pelo sistema de controle da bomba de drenagem, registrando um consumo de 1706,4 kWh/ano. Enquanto isso, o sistema de comporta hidromecânica consumiu 48,7 kWh/ano, sendo o sistema com o menor consumo devido ao seu regime de operação reduzido e restrito. Em termos econômicos, o consumo total de energia representa um custo de 3531,5 dólares americanos. Em termos ambientais, as emissões de dióxido de carbono associadas ao consumo de energia dos sistemas analisados foram estimadas. A calculadora da EPA dos EUA resultou em 27,5 toneladas por ano, equivalente ao carbono que 454 plantas urbanas capturariam anualmente. A calculadora de emissões de dióxido de carbono da SOS Mata Atlântica no Brasil resultou em 3,8 toneladas por ano, equivalente ao carbono que 27 árvores nativas da mata Atlântica capturariam anualmente. Resumen El estudio presenta un diagnóstico energético de parte de los sistemas del servicio auxiliar de la Central Hidroeléctrica Acaray, siendo el objetivo el de evaluar el desempeño energético con un enfoque en términos de eficiencia energética, sostenibilidad, ambiental y social. La investigación se basó en las normas INTN NP ISO 50001 primera edición, del año 2015 e INTN NP ISO 50002 primera edición, del año 2023, utilizadas como referencia para la estructuración del sistema de gestión energética y la aplicación del diagnóstico energético. Se definieron y estructuraron las etapas del diagnóstico energético, asegurando un enfoque sistemático y normativo, en base a las normas técnicas seleccionadas. Los resultados del estudio incluyeron la evaluación del desempeño energético de parte de los sistemas del servicio auxiliar que fueron analizados: (i) el sistema del centro de control de las bombas de drenaje; (ii) el sistema de iluminación; y (iii) el sistema de compuertas hidromecánicas. Se determinó una línea de base energética como referencia, identificando los principales consumidores de energía y las características de los sistemas en términos técnicos, económicos, ambientales y sociales. Conjuntamente, se cuantificaron las emisiones de dióxido de carbono derivadas del consumo energético de cada sistema, expresando dichas emisiones en equivalencias al carbono que capturarían plantas urbanas, identificando el impacto ambiental de los sistemas analizados. El diagnóstico energético determinó que el sistema de iluminación es el de mayor consumo, con un consumo anual de 68061 kWh/año. Le acompaña, el sistema del centro de control de bombas de drenaje, registrando un consumo de 1706,4 kWh/año. Mientras que, el sistema de compuertas hidromecánicas tuvo un consumo de 48,7 kWh/año, siendo el sistema de menor consumo debido a su régimen de operación reducido y restringido. En términos económicos, el consumo energético total representa un costo de 3531,5 dólares estadounidenses. Por otro lado, en términos ambientales, se estimó las emisiones de dióxido de carbono asociadas al consumo energético de los sistemas analizados. En la calculadora de la EPA de los Estados Unidos, resultó en 27,5 toneladas anuales, equivalente al carbono que capturarían anualmente 454 plantas urbanas. Mientras que, en la calculadora de emisiones de dióxido de carbono de la SOS Mata Atlántica del Brasil, resultó en 3,8 toneladas anuales, equivalente al carbono que capturarían anualmente 27 árboles nativos de la mata Atlántica.
Avaliação de clorinas modificadas na fotoinativação de microrganismos
(2026-04-01) Acosta Acevedo, Andres Camilo
Os casos de resistência microbiana têm aumentado significativamente nos últimos anos, despertando alerta sobre o uso inadequado e a administração incorreta de medicamentos. Esses fatores contribuem para o surgimento de microrganismos cada vez mais resistentes, capazes de adquirir genes que dificultam sua inativação pelos tratamentos convencionais, como antibióticos, antifúngicos e antivirais. Nesse cenário, destaca-se a importância da biotecnologia na compreensão da ação microbiana e na busca por alternativas eficazes que ofereçam soluções práticas e sustentáveis. Entre essas alternativas, encontram-se os fotossensibilizadores, moléculas que podem ser de origem natural, como os derivados de clorofila extraídos da alga Spirulina maxima, utilizados na Terapia Fotodinâmica (TFD). A TFD combina fotossensibilizador, luz e oxigênio que geram espécies que causam a inativação de microrganismos patogênicos. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia de fotossensibilizadores catiônicos frente a bactérias Gramnegativas e Gram-positivas, comparando seu desempenho ao do azul de metileno em diferentes concentrações e doses de luz. Os fotossensibilizadores foram semisintetizados partindo da extração da clorofila da Spirulina máxima, seguida de transformações químicas seguidas pela caracterização dos mesmos. Na sequência os fotossensibilizadores do tipo clorina foram avaliados frente a inativação de microrganismos (Gram-positiva Staphylococcus aureus, Gram-negativas Salmonella, Escherichia coli e Pseudomonas aeruginosa) usando a TFD com uma fonte de irradiação em 660 nm. As concentrações utilizadas foram de 1, 50, 100 e 250 μM e doses de luz de 30 e 45 J/cm². Para o Staphylococcus aureus, nas concentrações de 1 e 50 μM das clorinas testadas e nas doses de luz de 20 e 45J/cm² foram obtidos resultados satisfatórios. Para os microrganismos E. coli e P. aeruginosa nas concentrações 50 e 100 μM com doses de luz de 30 e 45J/cm² foram obtidos resultados promissores. No presente estudo foi possível observar que microrganismos Gram-negativos apresentam resistência àinativação fotodinâmica, reforçando a preocupação de que a aquisição de genes de resistência representa uma séria problemática global para a saúde pública. Por outro lado, o uso de fotossensibilizadores catiônicos mostrou-se altamente promissor frente a esse desafio, evidenciando seu potencial como alternativa eficaz para contornar essa barreira microbiológica. Essa abordagem reforça a busca por novas alternativas sustentáveis, alinhadas aos objetivos propostos pelas ODS, garantindo acesso a tratamentos inovadores e ressaltando sua importância econômica e clínica. Resumen Los casos de resistencia microbiana han aumentado significativamente en los últimos años, lo que ha generado una alerta sobre el uso inadecuado y la administración incorrecta de medicamentos. Estos factores contribuyen al surgimiento de microorganismos cada vez más resistentes, capaces de adquirir genes que dificultan su inactivación mediante tratamientos convencionales como antibióticos, antifúngicos y antivirales. En este escenario, se destaca la importancia de la biotecnología en la comprensión de la acción microbiana y en la búsqueda de alternativas eficaces que ofrezcan soluciones prácticas y sostenibles. Entre estas alternativas se encuentran los fotosensibilizadores, moléculas que pueden tener origen natural, como los derivados de clorofila extraídos del alga Spirulina maxima, utilizados en la Terapia Fotodinámica (TFD). La TFD combina fotosensibilizador, luz y oxígeno, generando especies que causan la inactivación de microorganismos patógenos. De esta manera, el objetivo de este estudio fue evaluar la eficacia de fotosensibilizadores catiónicos frente a bacterias Gram-negativas y Gram-positivas, comparando su desempeño con el del azul de metileno en diferentes concentraciones y dosis de luz. Los fotosensibilizadores fueron semisintetizados a partir de la extracción de clorofila de la Spirulina maxima, seguida de transformaciones químicas y posterior caracterización. A continuación, los fotosensibilizadores del tipo clorina fueron evaluados frente a la inactivación de microorganismos (Gram-positiva Staphylococcus aureus, Gram-negativas Salmonella, Escherichia coli y Pseudomonas aeruginosa) utilizando la terapia fotodinámica con una fuente de irradiación de 660 nm. Las concentraciones utilizadas fueron 1, 50, 100 y 250 μM, y las dosis de luz fueron 30 y 45 J/cm². Para Staphylococcus aureus, en las concentraciones de 1 y 50 μM de las clorinas evaluadas y con dosis de luz de 20 y 45 J/cm², se obtuvieron resultados satisfactorios. Para los microorganismos E. coli y P. aeruginosa, en las concentraciones de 50 y 100 μM con dosis de luz de 30 y 45 J/cm², se obtuvieron resultados prometedores. En el presente estudio fue posible observar que los microorganismos Gram-negativos presentan resistencia a la inactivación fotodinámica, reforzando la preocupación de que la adquisición de genes de resistencia representa una seria problemática global para la salud pública. Por otro lado, el uso de fotosensibilizadores catiónicos se mostró altamente prometedor frente a este desafío, evidenciando su potencial como alternativa eficaz para superar esta barrera microbiológica. Este enfoque refuerza la búsqueda de nuevas alternativas sostenibles, alineadas con los objetivos propuestos por los ODS, garantizando el acceso a tratamientos innovadores y resaltando su importancia económica y clínica.
Aprendizado de máquina aplicado ao prognóstico de estado de saúde de células de armazenamento de energia
(2026-03-20) Sylvestrin, Giovane Ronei; Ando Junior, Oswaldo Hideo Nunes, Joylan Maciel
O rápido crescimento dos veículos elétricos (EVs) intensifica a demanda por armazenamento e torna estratégica a reutilização de baterias em “segundo uso” para aplicações estacionárias. A viabilidade depende de estimativas confiáveis do estado de saúde (State of Health, SOH) e da vida útil remanescente (Remaining Useful Life, RUL) a partir de sinais de sensores em sistemas de gerenciamento. Esta pesquisa investiga abordagens baseadas em dados para diagnóstico e prognóstico de baterias e propõe um pipeline completo de modelagem para estimação de indicadores de saúde. A pesquisa avança em três eixos: (i) revisão sistemática com a metodologia Proknow-C, mapeando tendências recentes em machine learning (ML) e deep learning (DL) para SOH, consolidando um panorama de bases públicas; (ii) framework escalável e reprodutível de engenharia e seleção de atributos, com mais de 40 mil variáveis em sete grupos (carga/descarga gerais, corrente constante (CC), tensão constante (CV) e análises derivadas de capacidade incremental e tensão diferencial), combinando seleção univariada e multivariada para formar subconjuntos interpretáveis e de valor preditivo; e (iii) predição de RUL com histórico curto (6 ciclos) no MIT Battery Dataset (LiFePO₄/grafite), avaliando 12 arquiteturas DL multibranch/multicanal (CNN-LSTM/GRU) diretamente nas curvas de dados e em modelo tabular baseado em boosting de árvores de decisão, além de fusão por stacking. As principais contribuições incluem: (a) síntese crítica e replicável do campo de pesquisa com Proknow-C e levantamento de bases públicas; (b) pipeline de grande escala para extração e seleção com ênfase em janelas deslizantes e interpretabilidade; (c) demonstração de que a combinação boosting e DL permite estimar RUL de forma robusta com histórico curto de ciclos. Como resultados obteve-se: framework capaz de extrair um conjunto robusto de 773 atributos finalistas ao longo de 40 modelos, com predominância de janelas deslizantes (~88%); modelos de previsão de capacidade em múltiplos horizontes com MAPE (Mean Absolute Percentage Error) < 1%; e, com histórico curto, o ensemblepor stacking alcançou MAPE ~6,0% e RMSE ~40,6 ciclos, superando modelos isolados e posicionando a abordagem no patamar superior da literatura recente. Esses resultados reforçam a aplicabilidade prática do método para acelerar triagem de segundo uso e apoiar decisões de manutenção com menor tempo de ensaio. Resumen El rápido crecimiento de los vehículos eléctricos (EVs) intensifica la demanda de almacenamiento de energía y vuelve estratégica la reutilización de baterías en “segundo uso” para aplicaciones estacionarias. La viabilidad depende de estimaciones confiables del estado de salud (State of Health, SOH) y de la vida útil remanente (Remaining Useful Life, RUL) a partir de señales de sensores en sistemas de gestión de baterías. Esta investigación analiza enfoques basados en datos para el diagnóstico y el pronóstico de baterías y propone un pipeline completo de modelado para estimar indicadores de salud. El estudio avanza en tres ejes: (i) una revisión sistemática con Proknow-C, que mapea tendencias recientes en aprendizaje de máquina (ML) y aprendizaje profundo (DL) para SOH y sintetiza bases públicas; (ii) un marco escalable y reproducible de ingeniería y selección de atributos, con más de 40.000 variables en siete grupos (carga/descarga, corriente constante (CC), voltaje constante (CV), y análisis derivados de capacidad incremental y voltaje diferencial), combinando selección univariada y multivariada para formar subconjuntos interpretables; y (iii) predicción de RUL con historial corto (6 ciclos) en el MIT Battery Dataset (LiFePO₄/grafito), evaluando 12 arquitecturas DL multirrama/multicanal (CNN-LSTM/GRU) sobre curvas de datos y un modelo tabular con boosting de árboles, además de fusión por stacking. Las contribuciones incluyen una síntesis replicable del campo y un pipeline a gran escala con énfasis en ventanas deslizantes e interpretabilidad, mostrando que la combinación de boosting y DL permite estimar RUL con historial corto. Los resultados incluyen 773 atributos finalistas (predominio de ventanas deslizantes, ~88%), predicción de capacidad en múltiples horizontes con MAPE < 1% y, con historial corto, un ensemble por stacking con MAPE ~6,0% y RMSE ~40,6 ciclos, superando modelos individuales y situando el enfoque entre los mejores de la literatura reciente. Estos hallazgos refuerzan la aplicabilidad del método para acelerar la clasificación de segundo uso y apoyar decisiones de mantenimiento con menor tiempo de ensayo.
Estudo da atividade fotocatalítica de ZnO modificado com líquido iônico
(2026-03-02) Levene, Manuel Bendecene
Os corantes sintéticos utilizados na indústria têxtil representam uma das principais fontes de contaminação das águas residuais industriais, sendo estimado que cerca de 10 a 20 % da produção mundial de corantes seja perdida durante os processos de tingimento e acabamento, contribuindo significativamente para a poluição ambiental. Entre esses compostos, o AM é um corante catiônico amplamente utilizado na indústria têxtil e em laboratórios de pesquisa. Nesse contexto, o tratamento de efluentes contendo corantes é frequentemente complexo e oneroso, o que, em muitos casos, resulta em descartes inadequados dessas soluções no meio ambiente. Para auxiliar nesse processo, a fotocatálise heterogênea com a utilização de óxido de zinco (ZnO) tem se destacado como uma alternativa promissora para o tratamento de efluentes na indústria química, especialmente para a remoção do AM. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção do AM por fotocatálise heterogênea, comparando o desempenho de diferentes catalisadores à base de ZnO: ZnO puro e ZnO modificado com 2,5, 5,0, 7,5 e 10,0% m/m do líquido iônico [TEA-PS][BF₄] (tetrafluoroborato de ácido 3-trietilamôniopropanossulfônico), sob diferentes condições de pH e concentrações de catalisador. Para isso, foi utilizado um reator equipado com lâmpada de vapor de mercúrio, no qual foram avaliadas diferentes massas de catalisador Zn0LI e Z10LI (10, 20, 30, 40 e 50 mg/50 mL) em suspensão em solução aquosa de AM. Os experimentos incluíram ensaios na ausência de radiação, para avaliação da capacidade de adsorção do corante, e na presença de radiação UV, para análise da degradação fotocatalítica. Os resultados mostraram que, nos ensaios sem radiação, a massa de 40 mg/50 mL de catalisador apresentou a maior eficiência de adsorção, sendo selecionada para os experimentos subsequentes. Sob irradiação UV, todos os materiais modificados com líquido iônico apresentaram desempenho superior ao do ZnO puro. O ZnO puro apresentou aproximadamente 72% de degradação após 120 minutos, enquanto as amostras contendo 2,5, 7,5 e 10,0% m/m de líquido iônico exibiram eficiências de aproximadamente 75, 86 e 84%, respectivamente. A amostra modificada com 5% m/m de líquido iônico (Z5LI) apresentou o melhor desempenho, alcançando cerca de 89% de degradação no mesmo intervalo de tempo. A análise cinética indicou que todas as reações seguiram o modelo de pseudo-primeira ordem, com coeficientes de determinação (R²) variando entre 0,9526 e 0,9982. A constante cinética da amostra modificada (k = 0,0189 min⁻¹) foi superior à do ZnO puro (k = 0,0100 min⁻¹), evidenciando o efeito positivo da modificação estrutural e eletrônica promovida pelo líquido iônico. Além disso, as análises de área superficial específica revelaram um aumento significativo com a incorporação do líquido iônico, passando de aproximadamente 22,02 m² g⁻¹ para o ZnO puro para 27,22 m² g⁻¹ na amostra Z5LI, o que contribuiu para a maior disponibilidade de sítios ativos e, consequentemente, para o aumento da eficiência fotocatalítica. Em conclusão, os resultados demonstram que a fotocatálise heterogênea utilizando ZnO modificado com o líquido iônico [TEA-PS][BF₄] é eficaz na degradação do AM, sendo influenciada por fatores como pH da solução, massa do catalisador, composição dopante e área superficial específica. Resumen Los colorantes sintéticos utilizados en la industria textil representan una de las principales fuentes de contaminación de las aguas residuales industriales, estimándose que alrededor del 10 al 20 % de la producción mundial de colorantes se pierde durante los procesos de teñido y acabado, contribuyendo significativamente a la contaminación ambiental. Entre estos compuestos, el AM es un colorante catiónico ampliamente utilizado en la industria textil y en laboratorios de investigación. En este contexto, el tratamiento de efluentes que contienen colorantes suele ser complejo y costoso, lo que, en muchos casos, da lugar a la disposición inadecuada de estas soluciones en el medio ambiente. Para contribuir a la mitigación de este problema, la fotocatálisis heterogénea utilizando óxido de zinc (ZnO) se ha destacado como una alternativa prometedora para el tratamiento de efluentes en la industria química, especialmente para la remoción del AM. Por lo tanto, el presente trabajo tuvo como objetivo evaluar la remoción del AM por fotocatálisis heterogénea, comparando el desempeño de diferentes catalizadores a base de ZnO: ZnO puro y ZnO modificado con 2,5; 5,0; 7,5 y 10,0 % m/m del líquido iónico [TEA-PS][BF₄] (tetrafluoroborato de ácido 3-trietilamonio-propanosulfónico), bajo diferentes condiciones de pH y concentraciones de catalizador. Para ello, se utilizó un reactor equipado con una lámpara de vapor de mercurio, en el cual se evaluaron diferentes masas de catalizador Zn0LI y Z10LI (10, 20, 30, 40 y 50 mg/50 mL) en suspensión en una solución acuosa de AM. Los experimentos incluyeron ensayos en ausencia de radiación, para evaluar la capacidad de adsorción del colorante, y en presencia de radiación UV, para analizar la degradación fotocatalítica. Los resultados mostraron que, en los ensayos sin radiación, la masa de 40 mg/50 mL de catalizador presentó la mayor eficiencia de adsorción, siendo seleccionada para los experimentos posteriores. Bajo irradiación UV, todos los materiales modificados con líquido iónico presentaron un desempeño superior al del ZnO puro. El ZnO puro mostró aproximadamente un 72 % de degradación tras 120 minutos, mientras que las muestras que contenían 2,5; 7,5 y 10,0 % m/m de líquido iónico exhibieron eficiencias de aproximadamente 75, 86 y 84 %, respectivamente. La muestra modificada con 5 % m/m de líquido iónico (Z5LI) presentó el mejor desempeño, alcanzando cerca del 89 % de degradación en el mismo intervalo de tiempo. El análisis cinético indicó que todas las reacciones siguieron el modelo de pseudo-primer orden, con coeficientes de determinación (R²) que variaron entre 0,9526 y 0,9982. La constante cinética de la muestra modificada (k = 0,0189 min⁻¹) fue superior a la del ZnO puro (k = 0,0100 min⁻¹), lo que evidencia el efecto positivo de la modificación estructural y electrónica promovida por el líquido iónico. Además, los análisis del área superficial específica revelaron un aumento significativo con la incorporación del líquido iónico, pasando de aproximadamente 22,02 m² g⁻¹ para el ZnO puro a 27,22 m² g⁻¹ para la muestra Z5LI, lo que contribuyó a una mayor disponibilidad de sitios activos y, en consecuencia, a un aumento de la eficiencia fotocatalítica. En conclusión, los resultados demuestran que la fotocatálisis heterogénea utilizando ZnO modificado con el líquido iónico [TEA-PS][BF₄] es eficaz en la degradación del AM, siendo influenciada por factores como el pH de la solución, la masa del catalizador, la composición dopante y el área superficial específica.
Desenvolvimento e avaliação de um sistema de produção de biogás com controle térmico via arduino: fundamentos experimentais e aplicação didática interdisciplinar
(2026-01-14) Paiva, Juliana Barbosa de
Este estudo, em escala de bancada, realizou um teste experimental para corroborar evidências já descritas na literatura sobre a influência da temperatura na produção de biogás, e os resultados foram utilizados como base para a elaboração de um material didático interdisciplinar para alunos do Ensino Médio. A pesquisa, de caráter aplicado, natureza técnica e exploratória, com abordagem mista, foi conduzida em laboratório utilizando dois biodigestores idênticos, diferenciados apenas pela condição térmica: um mantido em temperatura ambiente e outro aquecido por sistema controlado via Arduino. Ambos operaram em regime de batelada, alimentados com dejeto suíno fresco diluído em inóculo, e tiveram sua produção de biogás medida indiretamente pelo deslocamento de líquido ao longo de 33 dias de monitoramento. O sistema desenvolvido registrou de forma contínua, tanto em nuvem quanto localmente, as temperaturas do ambiente e internas do biodigestor, garantindo a integridade e redundância dos dados mesmo em eventuais falhas de conexão. Os resultados indicaram que o controle térmico elevou a produção de biogás em comparação ao sistema sem aquecimento, reforçando a importância da variável temperatura para a eficiência do processo. Com base nos resultados experimentais, elaborou-se uma proposta didática interdisciplinar alinhada à Base Nacional Comum Curricular, à Educação Ambiental e ao Ensino por Investigação. A proposta, desenvolvida a partir dos resultados experimentais e sem aplicação prática ou envolvimento de docentes e estudantes, foi elaborada para integrar as áreas de Ciências da Natureza, Matemática e Tecnologia, servindo como referência para que futuros trabalhos possam explorar, de forma contextualizada, conceitos de química, física, biologia, matemática, sustentabilidade e uso de tecnologias digitais. Do ponto de vista social e educacional, o trabalho apresenta um modelo de baixo custo, replicável e tecnicamente acessível, que pode ser utilizado em instituições de ensino e em comunidades, contribuindo para a difusão de práticas sustentáveis e para a conscientização ambiental. Resumen Este estudio, en escala de laboratorio, realizó una prueba experimental para corroborar evidencias ya descritas en la literatura sobre la influencia de la temperatura en la producción del biogás, y los resultados se utilizaron como base para la elaboración de un material didáctico interdisciplinario para estudiantes de la escuela secundaria. La investigación, de carácter aplicado, naturaleza técnica, exploratoria y con un enfoque mixto, se llevó a cabo en laboratorio utilizando dos biodigestores iguales, diferenciados solo por la condición térmica: uno mantenido a temperatura ambiente y el otro calentado por un sistema controlado por Arduino. Ambos operaron en régimen de lote, alimentados con estiércol porcino fresco diluido en inóculo. La producción de biogás se midió indirectamente por el desplazamiento de líquido, a lo largo de 33 días que fue la duración del monitoreo. El sistema desarrollado registró de forma continua, tanto en la nube como localmente en el disco rigido de la computadora, las temperaturas del ambiente y la interna del biodigestor, garantizando la integridad y calidad de los datos incluso en eventuales fallas de conexión. Los resultados indicaron que el control térmico elevó la producción de biogás en comparación con el sistema sin calentamiento, reforzando la importancia del control de temperatura para la eficiencia del proceso. Ya con los resultados experimentales, se elaboró una propuesta didáctica interdisciplinaria juntamente con la Base Nacional Común Curricular, la Educación Ambiental y la Enseñanza por Investigación. La propuesta fue desarrollada a partir de los resultados experimentales, sin aplicación práctica o participación de docentes y estudiantes. Este estudio fue elaborado para integrar las áreas de Ciencias Naturales, Matemáticas y Tecnología, sirviendo como referencia para que futuros trabajos puedan explorar, de forma contextualizada, conceptos de química, física, biología, matemáticas, sustentabilidad y el uso de tecnologías digitales. Desde el punto de vista social y educativo, el trabajo presenta un modelo de bajo costo, replicable y técnicamente accesible, que puede ser utilizado en instituciones educativas y en comunidades, contribuyendo a la difusión de prácticas sustentables y a la concientización ambiental.
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.
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.
Evaluación de alternativas para promover la transición energética en unidades generadoras a carbón, con abordaje de apoyo multicriterio
(2025-09-11) Lugo, Jessica Valeria
A sustentabilidade e a transição energética são componentes críticos no contexto energético global atual, onde a necessidade de mitigar o impacto ambiental do setor elétrico tornou-se uma prioridade. Um aspecto chave dessa transição é a redução das emissões de gases de efeito estufa, principalmente o dióxido de carbono. A adoção de tecnologias e fontes energéticas mais limpas reflete o imperativo de avançar rumo à descarbonização e promover um sistema energético mais sustentável. É fundamental substituir progressivamente os combustíveis fósseis tradicionais e transformá-los em um modelo mais sustentável e eficiente. Esta proposta de estudo busca minimizar a dependência do carvão, contribuindo assim para a descarbonização do setor elétrico. O foco recai sobre as unidades geradoras a carvão, atualmente responsáveis por cerca de 40% das emissões globais de dióxido de carbono. O principal objetivo é avaliar alternativas para a reconversão dessas unidades, promovendo a transição energética mediante a integração de fontes mais sustentáveis. A avaliação é realizada com base em critérios definidos em termos ambientais, estruturais, técnicos, tecnológicos, econômicos e sociais. O método Proknow-C foi utilizado para identificar artigos e patentes relevantes sobre alternativas de conversão; o método AHP para avaliar quantitativamente alternativas e o método PROMETHEE para obter uma classificação de preferências para essas alternativas. Nos resultados do primeiro método Proknow-C, foram identificados 26 artigos e 13 patentes que incluem alternativas como; a hibridização do carvão e da energia solar; conversão total para gás natural e hibridização de carvão e gás natural; conversão total em biomassa e hibridização de carvão e biomassa; a conversão para cogeração de eletricidade e hidrogênio e a integração de sistemas com captura de carbono. A avaliação do segundo método AHP permitiu obter os pesos das alternativas utilizando o software Total Decision, através da comparação multicritério aplicada a dois grupos de dados, o primeiro grupo de dados foi coletado da revisão bibliográfica e o segundo grupo foi coletado por meio de pesquisas realizadas com 14 especialistas. Por fim, aplicou-se o método PROMETHEE para combinar os pesos das alternativas e classificá-las, obtendo-se como melhor alternativa a conversão total para gás natural (ϕ=0,0368), seguida da alternativa correspondente à hibridização carvão e gás natural (ϕ=0,0257), e da hibridização carvão e energia solar (ϕ=0,0124), sendo estas alternativas as que se destacam e têm maior impacto nos critérios. Opções como fechamento (ϕ=-0,0578) e captura de carbono (ϕ=-0,0196) foram menos favoráveis. O estudo fornece uma estrutura de tomada de decisão para uma transição energética justa e apresenta contribuições relacionadas aos ODS 7 e 13, destacando a necessidade de políticas que impulsionem a competitividade dessas alternativas. Ele também fornece uma base sólida e uma ferramenta útil para a tomada de decisões estratégicas. Resumen La sustentabilidad y la transición energética son componentes críticos en el contexto energético global actual, donde la necesidad de mitigar el impacto ambiental del sector eléctrico se ha convertido en una prioridad, un aspecto clave de esta transición es la reducción de las emisiones de los gases de efecto invernadero, principalmente el dióxido de carbono. La adopción de tecnologías y fuentes energéticas más limpias reflejan el imperativo de avanzar hacia la descarbonización y de promover un sistema energético más sostenible, es fundamental reemplazar progresivamente los combustibles fósiles tradicionales y transformarlos hacia un modelo más sostenible y eficiente. La propuesta de este estudio busca minimizar la dependencia del carbón, contribuyendo así a la descarbonización del sector eléctrico. Este estudio se enfoca en las unidades generadoras a carbón, que actualmente son responsables de alrededor del 40% de las emisiones globales de dióxido de carbono. El objetivo principal es evaluar alternativas para la reconversión de las unidades generadoras a carbón, promoviendo la transición energética mediante la integración de fuentes de energía más sostenibles. Se lleva a cabo la evaluación en función de criterios definidos en términos ambiental, estructural, técnico, tecnológico, económico y social. Se empleó el método Proknow-C, para identificar artículos y patentes relevantes sobre alternativas de reconversión; el método AHP para evaluar cuantitativamente las alternativas y el método PROMETHEE para obtener un ranking de preferencias de dichas alternativas. En los resultados del primer método Proknow-C, se identificaron 26 artículos y 13 patentes que incluyen alternativas como; la hibridación de carbón y energía solar; la conversión total a gas natural e hibridación de carbón y gas natural; la conversión total a biomasa e hibridación de carbón y biomasa; la conversión hacia la cogeneración de electricidad e hidrógeno y la integración de sistemas con captura de carbono. La evaluación del segundo método AHP permitió obtener los pesos de las alternativas utilizando el software Total Decision, mediante la comparación multicriterio aplicada a dos grupos de datos, el primer grupo de datos fue recolectado de la revisión bibliográfica y el segundo grupo fue recolectado mediante encuestas realizadas a 14 expertos. Finalmente se aplicó el método PROMETHEE para combinar los pesos de las alternativas y clasificarlas obteniendo como mejor alternativa la conversión total a gas natural (ϕ=0,0368), seguida de la alternativa correspondiente a la hibridación de carbón y gas natural (ϕ=0,0257), y la hibridación de carbón y energía solar (ϕ=0,0124), siendo estas alternativas las que destacan e inciden mayormente con los criterios. Opciones como el cierre (ϕ=-0,0578) y la captura de carbono (ϕ =-0,0196) resultaron menos favorables. El estudio aporta un marco decisorio para la transición energética justa y presenta contribuciones relacionadas a los ODS 7 y 13, subrayando la necesidad de políticas que impulsen la competitividad de estas alternativas, además proporciona una base sólida y una herramienta útil para la toma de decisiones estratégicas.
Viabilidade técnica e econômica da implantação de uma planta de biogás para aproveitamento de resíduos orgânicos de grandes geradores no município de Foz do Iguaçu-PR
(2025-06-13) Smaniotto, Bruna
O uso de resíduos orgânicos para produção de biogás via digestão anaeróbia é uma alternativa que agrega ao gerenciamento de resíduos valor ambiental, contribuindo para o aproveitamento energético de fontes renováveis e para a redução da emissão de gases poluentes e, consequentemente, alinhado a objetivos de desenvolvimento sustentável. Dessa forma, utilizar os resíduos orgânicos produzidos por grandes geradores na cidade de Foz do Iguaçu/PR, sendo eles resíduos orgânicos que são provenientes do setor hoteleiro, da Central de Abastecimento (CEASA) e das mercadorias de origem orgânica referentes às apreensões realizadas por fiscalizações aduaneiras pelo MAPA, é uma opção para serem utilizados como substratos em uma planta de biogás centralizada no município. Assim, o presente estudo realizou o levantamento quantitativo e qualitativo de resíduos produzidos por esses geradores para calcular o potencial teórico de produção de biogás e seus possíveis aproveitamentos energéticos, seja para geração de energia elétrica, térmica ou para produção de biometano para uso como combustível veicular. A partir dos resultados obtidos, foi possível estimar que o total de biogás a ser produzido é de 36.612 m³/mês, sendo esse volume possível de substituir uma quantidade de calor de 186.721.200 kcal/mês (representando 16.822 kg de GLP por mês), 82.377 kWh/mês de energia elétrica (representando o abatimento da energia elétrica consumida em 330 residências por mês com consumo médio de 250 kWh/mês) ou 20.869 m³/mês de biometano (representando 20.243 l/mês de substituição por diesel). Na análise econômica para gerar energia elétrica e comercializar no mercado livre de energia foram obtidos os valores de CAPEX de R$ 6.005.282,00, OPEX anual de R$ 486.098,00 e receita anual de R$ 346.970,00, onde os resultados da análise não evidenciaram viabilidade econômica, sendo necessário investir no desenvolvimento de políticas públicas que visem incentivar a implantação de projetos desse tipo. Já para a opção de produzir biometano e substituir pelo diesel dos caminhões de coleta do município, foram obtidos os valores de CAPEX de R$ 8.545.282,00, OPEX anual de R$ 585.051,00 e custo evitado anual de R$ 1.506.079,00, onde os resultados da análise foram de um payback simples de 7 anos e payback descontado de 15 anos, evidenciando a viabilidade econômica para esse cenário. Assim, os resultados deste estudo mostram o potencial significativo de aproveitamento energético dos resíduos orgânicos gerados na cidade de Foz do Iguaçu, com impacto direto na substituição de fontes convencionais de energia por fontes renováveis. A produção de biogás oferece alternativas para geração de energia elétrica, calor e combustível veicular, contribuindo para uma matriz energética mais sustentável. Além disso, o projeto promove uma gestão de resíduos mais eficiente, alinhada aos princípios de economia circular e à redução de emissões de gases poluentes. Dessa forma, o uso desses resíduos orgânicos reforça o compromisso com o desenvolvimento sustentável local e regional. Resumen El aprovechamiento de residuos orgánicos para producir biogás mediante digestión anaeróbica es una alternativa que agrega valor ambiental a la gestión de residuos, contribuyendo al aprovechamiento de energía procedente de fuentes renovables y reduciendo la emisión de gases contaminantes y, en consecuencia, alineada con objetivos de desarrollo sostenible. De esta manera, se utilizan residuos orgánicos producidos por grandes generadores en la ciudad de Foz do Iguaçu/PR, que son residuos orgánicos que provienen del sector hotelero, de la Central de Abastecimiento (CEASA) y de bienes de origen orgánico relacionados con incautaciones realizadas por inspecciones del despacho aduanal por MAPA, es una opción para ser utilizados como sustratos en una planta de biogás centralizada en el municipio. E presente estudio realizó un levantamiento cuantitativo y cualitativo de los residuos producidos por estos generadores para calcular el potencial teórico de producción de biogás y sus posibles usos energéticos, sea para la generación de energía eléctrica o térmica o para la producción de biometano para su uso como combustible del vehículo. De los resultados obtenidos se pudo estimar que el total de biogás a producir es de 36.612 m³/mes, siendo posible reponer con este volumen una cantidad de calor de 186.721.200 kcal/mes (que representan 16.822 kg de GLP al mes), 82.377 kWh/mes de energía eléctrica (que representa la reducción de energía eléctrica consumida en 330 hogares al mes con consumo medio de 250 kWh/mes) o 20.869 m³/mes de biometano (lo que representa 20.243 l/mes de reposición de diésel). En el análisis económico para generar energía eléctrica y comercializarla en el mercado libre de energía, se obtuvieron valores de CAPEX de R$ 6.005.282,00, OPEX anual de R$ 486.098,00 e ingresos anuales de R$ 346.970,00, donde los resultados del análisis no lo demostraron viabilidad económica y es necesario invertir en el desarrollo de políticas públicas encaminadas a incentivar la implementación de proyectos de este tipo. En cuanto a la opción de producir biometano y sustituirlo por diésel de los camiones recolectores del municipio, se obtuvieron valores de CAPEX de R$ 8.545.282,00, OPEX anual de R$ 585.051,00 y costo evitado anual de R$ 1.506.079,00, donde se obtuvieron los resultados del análisis. un retorno simple de 7 años y un retorno descontado de 15 años, destacando la viabilidad económica de este escenario. Así, los resultados de este estudio muestran el importante potencial de aprovechamiento energético de los residuos orgánicos generados en la ciudad de Foz do Iguaçu, con impacto directo en la sustitución de fuentes de energía convencionales por fuentes renovables, la producción de biogás ofrece alternativas para la generación de energía eléctrica. calor y combustible vehicular, contribuyendo a una matriz energética más sustentable. Además, el proyecto promueve una gestión más eficiente de los residuos, alineada con los principios de economía circular y la reducción de emisiones de gases contaminantes. De esta forma, el aprovechamiento de estos residuos orgánicos refuerza el compromiso con el desarrollo sostenible local y regional.
Torta de sementes de moringa oleifera lam. no enriquecimento de biofertilizantes via vermicompostagem no desenvolvimento da rúcula (eruca sativa)
(2025-05-22) Araújo, Reginaldo dos Santos
A Moringa oleifera Lam. é valorizada por suas propriedades nutricionais e farmacológicas, sendo suas sementes fonte de óleo de qualidade, cuja extração gera a torta de moringa (TM), um resíduo rico em nutrientes. Buscando estratégias sustentáveis para a gestão de resíduos e uso de fertilizantes orgânicos, este estudo avaliou a viabilidade da TM no enriquecimento de vermicompostos finais (VCF) e substratos no desenvolvimento da Eruca sativa (rúcula). Para isso, o estudo foi iniciado com a estabilização da TM através da vermicompostagem (VC), organizado em delineamento inteiramente casualizado contando com 5 tratamentos em triplicata, contendo 4 doses de TM (T1 - 10% de TM, T2 - 5% de TM, T3 - 2,5% de TM T4 - 1% de TM e T5 – 0% de TM.), mesclados com dejeto bovino (DB), poda arbórea (PA), folha de bananeira (FB) e resíduo de silagem (RS), com razão C/N inicial de 21/1, povoadas com 15 minhocas adultas da espécie Eisenia foetida Foram acompanhandos os parâmetros físico-químicos, potencial hidrogeniônico, (pH), condutividade elétrica (CE), sólidos voláteis (SV), carbono orgânico total (COT) e os nutrientes nitrogênio total (NT) fósforo total (PT) e potássio total (KT) e fitotoxidade através do índice de germinação (IG). Os resultados mostraram não houve diferença significativa entre os tratamentos, porém ocorreu a estabilização e a mineralização dos resíduos, confirmados através de redução média do pH (8,70%), SV (10,91%), COT (6,06%), razão C/N (22,51%), e elevação média da CE (8,89%) e aumento nos valores dos macronutrientes NT (0,21%), PT (44,88%), somente o KT reduziu (2,11%), IG (90%) indicando ausência de fitotoxidade. Na avaliação do desempenho dos VCFs via desenvolvimento vegetal da Eruca sativa (rúcula) contando com o índice de qualidade de Dickson (DQI) como parâmetro avaliativo, com delineamento experimental em blocos ao acaso, contando com 6 tratamento em triplicata (VCF1, VCF2, VCF3, VCF4, VCF5, VCC6 – test.) com 3 diluições de VCF e areia lavada (AL) (100% VCF, 50% VCF + 50% AL e 25% VCF + AL), onde ao final dos 35 dias, os resultados não demostraram diferenças entre os tratamentos, somente entre as concentrações, onde os ensaios com 100% de VCF obtiveram melhores índices de qualidade de Dickson (DQI). Quanto ao uso da TM in natura mesclada ao substrato (VCF6), com delineamento experimental em blocos ao acaso, com 5 tratamentos em triplicata e 4 doses de TM (TMV1 -10% de TM, TMV2 - 5% de TM, TMV3 - 2,5% de TM, TMV4 - 1% de TM e TMV5 - 0% de TM – test.) diluídas em AL (100% de TMV, 50% TMV + 50% AL e 25% de TMV + AL), apresentou resultados que indicaram diferenças significativas entre os tratamentos e as concentrações, apontando o TMV4 – 1% de TM nas concentrações de 50% com melhores resultados. A TM em concentrações de até 10% não afetaram a sobrevivência das minhocas na vermicompostagem, promovendo a estabilização dos resíduos e gerando VCF ricos em NPK. No cultivo de Eruca sativa (rúcula), os tratamentos com 100% de VCF apresentaram melhor desempenho agronômico. Já a TM in natura a 10% mostrou fitotoxicidade, enquanto concentrações menores (1%) favoreceram o desenvolvimento da cultura. Resumen La Moringa oleifera Lam. es valorada por sus propiedades nutricionales y farmacológicas, siendo sus semillas fuente de aceite de calidad, cuya extracción genera la torta de moringa (TM), un residuo rico en nutrientes. Buscando estrategias sostenibles para la gestión de residuos y el uso de fertilizantes orgánicos, este estudio evaluó la viabilidad de la TM en el enriquecimiento de vermicompostos finales (VCF) y sustratos en el desarrollo de Eruca sativa (rúcula). Para ello, el estudio se inició con la estabilización de la TM a través del vermicompostaje (VC), organizado en un diseño completamente aleatorizado con 5 tratamientos en triplicado, conteniendo 4 dosis de TM (T1 - 10% de TM, T2 - 5% de TM, T3 - 2,5% de TM, T4 - 1% de TM y T5 – 0% de TM.), mezclados con estiércol bovino (EB), poda arbórea (PA), hoja de plátano (HP) y residuo de ensilaje (RE), con una relación C/N inicial de 21/1, pobladas con 15 lombrices adultas de la especie Eisenia foetida. Se acompañaron los parámetros físico-químicos, potencial hidrogeniónico (pH), conductividad eléctrica (CE), sólidos volátiles (SV), carbono orgánico total (COT) y los nutrientes nitrógeno total (NT), fósforo total (PT) y potasio total (KT) y fitotoxicidad a través del índice de germinación (IG). Los resultados mostraron que no hubo diferencia significativa entre los tratamientos, sin embargo, ocurrió la estabilización y la mineralización de los residuos, confirmadas a través de una reducción media del pH (8,70%), SV (10,91%), COT (6,06%), relación C/N (22,51%), y un aumento medio de la CE (8,89%) y aumento en los valores de los macronutrientes NT (0,21%), PT (44,88%), solamente el KT se redujo (2,11%), IG (90%) indicando ausencia de fitotoxicidad. En la evaluación del desempeño de los VCFs vía desarrollo vegetal de Eruca sativa (rúcula) contando con el índice de calidad de Dickson (IQD) como parámetro evaluativo, con diseño experimental en bloques al azar, contando con 6 tratamientos en triplicado (VCF1, VCF2, VCF3, VCF4, VCF5, VCC6 – test.) con 3 diluciones de VCF y arena lavada (AL) (100% VCF, 50% VCF + 50% AL y 25% VCF + AL), donde al final de los 35 días, los resultados no demostraron diferencias entre los tratamientos, solamente entre las concentraciones, donde los ensayos con 100% de VCF obtuvieron mejores índices de calidad de Dickson (IQD). En cuanto al uso de la TM in natura mezclada al sustrato (VCF6), con diseño experimental en bloques al azar, con 5 tratamientos en triplicado y 4 dosis de TM (TMV1 -10% de TM, TMV2 - 5% de TM, TMV3 - 2,5% de TM, TMV4 - 1% de TM y TMV5 - 0% de TM – test.) diluidas en AL (100% de TMV, 50% TMV + 50% AL y 25% de TMV + AL), presentó resultados que indicaron diferencias significativas entre los tratamientos y las concentraciones, señalando el TMV4 – 1% de TM en las concentraciones de 50% con mejores resultados. La TM en concentraciones de hasta 10% no afectó la supervivencia de las lombrices en el vermicompostaje, promoviendo la estabilización de los residuos y generando VCF ricos en NPK. En el cultivo de Eruca sativa (rúcula), los tratamientos con 100% de VCF presentaron mejor desempeño agronómico. Ya la TM in natura al 10% mostró fitotoxicidad, mientras que concentraciones menores (1%) favorecieron el desarrollo del cultivo."
Metodo QuEChERS unificado para el analisis de multiresiduos de pesticidas en maiz y sedimento
(2025-05-09) Imas Garay, Lourdes Analia
Devido ao papel significativo do Brasil como um dos principais produtores globais de milho e aos efeitos do acúmulo de pesticidas nos sedimentos sobre a saúde dos ecossistemas aquáticos, este estudo aborda a necessidade de um método simplificado para avaliar os resíduos de pesticidas em ambas as matrizes, milho e sedimentos. Um método QuEChERS modificado combinado com cromatografia gasosa-espectrometria de massas foi validado utilizando sete pesticidas comuns no Estado do Paraná, Brasil: desisopropilatrina (DIA), deetilatrina (DEA), diazinon, metil paration, pirimifós metílico, malation e pirimifós etílico. Seguindo as diretrizes do INMETRO e SANTE 12682/2019, o método alcançou limites de quantificação (8,40 - 15,00 μg kg-1 para sedimento e 8,80 - 13,00 μg kg-1 para milho) abaixo dos limites máximos de resíduos (LMR) do EC 396/2005 para milho. O procedimento demonstrou excelente linearidade (R2 > 0,99), taxas de recuperação (70-120%) e precisão (desvios padrão relativos ≤ 20%). Este método validado fornece uma abordagem unificada, confiável e sensível para a análise multirresíduo de pesticidas em milho e sedimentos, o que é benéfico para o monitoramento ambiental e a segurança alimentar, particularmente em regiões agrícolas essenciais como o Brasil. Resumen Por el papel crucial que desempeña Brasil como un productor global de maíz y las repercusiones de la acumulación de pesticidas en los sedimentos en la salud de los ecosistemas acuáticos, este estudio se enfoca en la necesidad de un método simplificado para la evaluación de los residuos de pesticidas en ambas matrices, maíz y sedimentos. Se llevó a cabo la validación de un método QuEChERS modificado junto con la cromatografía de gases-espectrometría de masas utilizando siete pesticidas habituales en el estado de Paraná, Brasil: desisopropilatracina (DIA), deetilatracina (DEA), diazinón, metil paratión, pirimifos metílico, malatión y Pirimifos etílico. Conforme a las directrices del INMETRO y SANTE 12682/2019, el procedimiento alcanzó límites de cuantificación (8.40 - 15.00 μg kg-1 para sedimento y 8.80 - 13.00 μg kg-1 para maíz) que se encuentran por debajo de los límites máximos de residuos (LMR) para maíz estipulados en el EC 396/2005. El método evidenció una linealidad excepcional (R2 > 0.99), tasas de recuperación entre 70 y 120% y precisión (desviaciones estándar relativas ≤ 20%). Este procedimiento validado ofrece un enfoque unificado, fiable y sensible para el análisis multiresiduo de pesticidas en maíz y sedimento, lo cual resulta ventajoso para la vigilancia ambiental y la seguridad alimentaria, especialmente en regiones agrícolas fundamentales como Brasil.
Obtenção de biocarvão através dos resíduos poliméricos para remoção de azul de metileno
(2024) Britez, Bruno Luan Pecorari
O desenvolvimento de novas tecnologias aplicadas em tratamentos de efluentes contaminados com corantes tem sido alvo de estudos visando a preservação ambiental. A utilização da técnica de adsorção tem sido promissora, apresentando baixo custo e alta eficiência na remoção de corantes. Com isso, o objetivo deste trabalho foi realizar a remoção do corante azul de metileno utilizando biocarvão de poliestireno expandido (EPS) e o filtro de cigarro. Inicialmente, para preparação dos biocarvões foram utilizados 5,6 g filtro de cigarros e 26 g de EPS sendo realizado a pirólise com razão de aquecimento 5 °C min-1 até a temperatura de 500 °C com diferentes tempos de permanências (0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 12 e 24h). O material foi caracterizado por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopias no infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A capacidade dos biocarvões e de adsorção do azul de metileno também foi avaliada, sendo observado que o biocarvão com maior tempo de permanência apresentou maior capacidade e eficiência de remoção. Posteriormente, foram realizados a obtenção de biocarvões mantendo seu tempo de permanência em 24 horas e variando as concentrações de EPS (0, 6, 13 e 26 g). Os biocarvões apresentaram picos de anatase de titânio, bandas de carbono amorfo e grupos funcionais aromáticos, variando a morfologia dos materiais. Utilizando o modelo de B.E.T verificou que diminuição da concentração do EPS aumentou área superficial dos materiais com valores de 213,45; 174,29; 131,94 e 75,51 m2 g-1 para o FPS-24_0, FPS-24_6, FPS-24_13 e FPS-24_26, respectivamente. Estudos cinéticos e isotermas de adsorção indicaram que o FPS-24_0 apresenta a maior velocidade e capacidade de adsorção, observou-se que o aumento de EPS diminui a capacidade de adsorção dos materiais. Os biocarvões apresentaram isotermas não favoráveis sugerindo que a adsorção de azul de metileno ocorra melhor em altas concentrações e adequação com modelo de Freundlich, ocorrendo em adsorção em multicamadas e mecanismo de adsorção física. Por fim, os biocarvões se mostram uma alternativa com baixo custo de obtenção para a adsorção do corante azul de metileno. Resumen El desarrollo de nuevas tecnologías aplicadas al tratamiento de efluentes contaminados con colorantes ha sido objeto de estudios dirigidos a la preservación ambiental. La utilización de la técnica de adsorción ha mostrado ser prometedora, presentando bajo costo y alta eficiencia en la eliminación de colorantes. Así, el objetivo de este trabajo fue realizar la eliminación del colorante azul de metileno utilizando biocarbón de poliestireno expandido (EPS) y filtros de cigarrillos. Inicialmente, para la preparación de los biocarbones se utilizaron 5,6 g de filtros de cigarrillos y 26g de EPS, realizándose la pirólisis con una tasa de calentamiento de 5 °C min⁻¹ hasta alcanzar 500 °C, con diferentes tiempos de residencia (0,5; 1; 2; 4; 6; 8; 12 y 24 horas). El material fue caracterizado mediante Difracción de Rayos X (DRX), Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) y Microscopía Electrónica de Barrido (MEB). También se evaluó la capacidad de los biocarbones para adsorber azul de metileno, observándose que el biocarbón con mayor tiempo de residencia presentó mayor capacidad y eficiencia de remoción. Posteriormente, se obtuvieron biocarbones manteniendo el tiempo de residencia en 24 horas y variando las concentraciones de EPS (0, 6, 13 y 26 g). Los biocarbones presentaron picos de anatasa de titanio, bandas de carbono amorfo y grupos funcionales aromáticos, variando la morfología de los materiales. Utilizando el modelo B.E.T., se verificó que la disminución de la concentración de EPS aumentaba el área superficial de los materiales, con valores de 213,45; 174,29; 131,94 y 75,51 m² g⁻¹ para FPS-24_0, FPS-24_6, FPS-24_13 e FPS-24_26, respectivamente. Los estudios cinéticos y las isotermas de adsorción indicaron que el FPS-24_0 tiene la mayor velocidad y capacidad de adsorción, observándose que el aumento de la concentración de EPS disminuye la capacidad de adsorción de los materiales. Los biocarbones presentaron isotermas no favorables, sugiriendo que la adsorción de azul de metileno ocurre mejor a altas concentraciones y que el modelo de Freundlich es adecuado, ocurriendo una adsorción en capas múltiples y un mecanismo de adsorción física. Finalmente, los biocarbones se presentan como una alternativa de bajo costo para la adsorción del colorante azul de metileno.
Ocorrência de Glifosato e AMPA em méis provenientes de uma região de agricultura intensiva.
(2024) Knaul, Luana Estefani
Um fato vivenciado pela agricultura intensiva é a presença no seu entorno, de outras atividades agrícolas que dividem espaço e recursos naturais, embora não sejam, a uma primeira vista, compatíveis entre si. O estado do Paraná destaca-se pelo cultivo de soja e milho, sendo o herbicida glifosato predominantemente utilizado. Por outro lado, a atividade apícola apoiada na agricultura familiar vem ganhando destaque, e são escassos e incompletos os estudos de ocorrência de glifosato em méis paranaenses. O objetivo deste trabalho foi validar um método analítico empregando QuEChERS seguido de análise por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada ao detector de fluorescência (CLAE-FD) para a análise de glifosato (GLI) e AMPA (ácidoaminometilfosfônico) em amostras de méis de Apis mellifera, e aplicar o método na análise de 44 amostras provenientes de produção de subsistência em área de agricultura intensiva, com predominância da monocultura de soja e milho. As amostras de méis de Apis mellifera foram obtidas de 15 apicultores em três diferentes floradas apícolas. O método analítico apresentou repetibilidade de 20,3% e 25,8%, e recuperação de 95,3% e 106,9% para glifosato e AMPA, respectivamente. Das amostras analisadas 25 (57,0%) apresentaram a ocorrência de glifosato (acima do LQ de 1,5 µg kg-1), enquanto que AMPA foi encontrado em 31 (70,0%) amostras (acima do LQ de 1,1 µg kg-1), e ambos os analitos foram encontrados em conjunto em 20 (46,0%) amostras. Além disso, 15 amostras (34,0%) apresentaram níveis de glifosato acima do limite máximo de resíduos (LMR) aceitável perante a legislação Europeia, de 50,0 µg kg-1. Os maiores níveis de glifosato foram encontrados em amostras coletadas após a safra de soja, já os maiores níveis de AMPA foram localizados em amostras obtidas após a safra de milho, enfatizando a degradação do glifosato e formação do AMPA. Nas coletas provenientes de flora silvestre, baixos níveis de GLI e AMPA foram observados, evidenciando a relação entre o calendário agrícola com a ocorrência de resíduos de agrotóxicos. Por fim, para que a atividade apícola ocorra em sinergia com outras atividades agrícolas é necessário a melhoria das técnicas de pulverização dos agrotóxicos, buscando dirimir a contaminação das colméias com agrotóxicos.
Desenvolvimento de eletrocatalisadores de rutênio depositado sobre nanopartículas de níquel para a reação de desprendimento de hidrogênio em eletrólito alcalino
(2024) Soares, Julia Safranski; Orientador
Com a crescente demanda por recurso energético ocasionada pelo aumento populacional e a problemática ambiental causada pela emissão de poluentes gasosos, torna-se fundamental o desenvolvimento de novas formas de geração de energia limpa e sustentável. O hidrogênio é considerado um vetor energético alternativo aos combustíveis fósseis, por possuir alta densidade de energia e por ser produzido por processos sustentáveis. Apesar das vantagens apresentadas para a produção de gás hidrogênio via eletrólise da água, são necessários aprimoramentos para a sua viabilidade em larga escala, principalmente no que tange aos materiais utilizados nos eletrolisadores. Mais especificadamente, os eletrocatalisadores utilizados na reação de desprendimento de hidrogênio (RDH) requerem materiais com maior atividade catalítica, ou seja, menor sobrepotencial para o início de reação, para otimizar a eficiência energética. Os eletrocatalisadores mais ativos em eletrólito alcalino para a RDH são a base de níquel, devido à sua abundância, estabilidade em meio reacional e atividade catalítica para aplicação prática. No entanto, o sobrepotencial para a RDH ainda necessita ser otimizado. No presente trabalho, investiga-se a atividade eletrocatalítica de rutênio depositado sobre nanopartículas de níquel como eletrocatalisador para a reação de desprendimento de hidrogênio em eletrólito alcalino. Para tal, o rutênio foi depositado sobre as nanopartículas sintetizadas de níquel nas percentagens mássicas de 0,5%, 1%, 2,5% e 5% (Rux@Ni, x = 0,5; 1; 2,5 e 5). O método de síntese consistiu no uso de agente redutor (borohidreto de sódio) na presença de estabilizante (ácido cítrico) em solução aquosa. Em particular, as nanopartículas de níquel previamente sintetizadas foram termicamente tratadas sob atmosfera redutora (3% H2/Ar, na temperatura de 400 ºC), para a posterior deposição superficial dos átomos de rutênio. Os resultados de caracterização física apontaram que o método de síntese empregado é eficaz para a produção dos diferentes materiais. Já os resultados eletroquímicos revelaram que os eletrocatalisadores de Rux@Ni (x = 0,5; 1; 2,5 e 5) possuem atividade catalítica frente a RDH influenciada pela quantidade de Ru depositada na superfície das partículas de Ni. Por fim, o menor valor de sobrepotencial foi obtido para o material Ru1@Ni, quando comparado com os demais eletrocatalisadores sintetizados, o que mostra que a atividade catalítica da RDH pode ser otimizada.
Incineração como rota tecnológica para aproveitamento energético dos resíduos sólidos gerados no município de Foz do Iguaçu, Estado do Paraná.
(2024) Agüero Dominguez, Cristhian Rolando
A gestão e tratamento de resíduos sólidos representa um grande desafio para as gestões municipais no Brasil. Existe uma tendência de crescimento gradual no volume de geração per capita nos próximos anos, devido a um acelerado aumento da produção industrial, urbanização e crescimento demográfico. O objetivo dessa pesquisa foi avaliar o a proposta da incineração como rota tecnológica para tratamento de resíduos sólidos e o potencial de aproveitamento energético associado a este processo. Para tanto, a metodologia se baseou no levantamento de informações técnicas e dados referentes ao panorama histórico e atual da gestão dos resíduos no Brasil e a nível municipal, caracterizando o volume gerado durante o período de 2014 a 2022, os quais foram obtidos a partir de documentos emitidos por órgãos oficiais do Estado e empresas particulares responsáveis pela limpeza urbana. Uma estimativa de geração futura foi realizada, verificando o crescimento gradual para os próximos anos. O Poder calorífico inferior médio foi calculado com base em aproximações das frações que compõem o resíduo sólido do município e a média nacional, resultando num valor de 2.179 kcal/kg. A partir disto, foi realizado o dimensionamento de uma usina de geração de energia baseado no método Waste-to- energy pelo processo de incineração, definindo uma operação de 4320 horas anuais da planta, resultando numa potência elétrica mensal disponibilizada na rede de 2.419.200 kWh, capaz de suprir a demanda de energia elétrica de aproximadamente 14.521 residências no município de Foz do Iguaçu. Os parâmetros de viabilidade socioambiental mostraram uma receita equivalente a R$ 2,77 milhões anuais, assim como um valor de investimento inicial aproximado de R$ 45 milhões para a instalação da planta de incineração, que conforme a análise econômica, terá uma Taxa Interna de Retorno igual a 32% e tempo de recuperação de investimento de 4 anos e 2 meses, tornando a proposta favorável.
Reuso da água, recuperação de calor residual e cogeração com termogeradores em destiladores Pilsen.
(2024) Ferreira, Wagner
O homem, ao longo de sua história, sempre demandou uma elevada necessidade por fontes energéticas, o que o levou a uma era onde há a intensa exploração de recursos naturais, hídricos e o uso de combustíveis fósseis em larga escala. Atualmente com aproximadamente 80 % da demanda energética mundial sendo suprida por esses combustíveis, surgiu um intenso debate sobre a utilização dos mesmos e as restrições de sustentabilidade dos atuais padrões de uso destes a longo prazo. Esses questionamentos têm levado a busca por novas alternativas energéticas, mais eficientes e sustentáveis. Uma das alternativas que tem sido amplamente explorada é a recuperação de calor residual. Com uma estimativa de que se desperdiça entre 20% e 50% de energia térmica na indústria, desenvolveram-se métodos para recuperar e reutilizar a mesma. Um desses métodos é a cogeração de eletricidade com o uso de termogeradores (TEG), que quando são alimentados com calor utilizam o efeito Seebeck para gerar eletricidade. Os pontos mais relevantes no uso desse método é a geração de eletricidade sem a presença de peças mecânicas móveis, não produzirem subprodutos nocivos ao meio ambiente durante seu funcionamento, terem vida útil longa e funcionarem em uma faixa de temperatura ampla. O objetivo desse trabalho é o desenvolvimento e estudo de um sistema para reuso da água, recuperação da energia térmica residual e cogeração de eletricidade com TEG em destiladores de água tipo Pilsen. Foi construído um sistema para recircular a água no destilador Pilsen e recuperar a energia térmica residual presente na mesma. Determinou-se o ponto de vazão ideal do destilador, a qualidade da água que entra e circula no sistema e implementou-se os tratamentos necessários para que esta atenda aos requisitos estabelecidos pela portaria nº 888/21 do Ministério da Saúde (MS), que trata dos padrões de potabilidade da água. Foi analisado o potencial de cogeração de energia elétrica a partir da energia térmica residual presente no efluente, além de determinar as características do dispositivo de troca de calor entre a água e o módulo termoelétrico. Foram avaliadas as características do módulo termoelétrico, o comportamento do sistema bem como sua eficiência na recuperação e geração de energia elétrica. Também realizou-se um estudo dos aspectos de viabilidade econômica da aplicação do sistema. Os resultados demonstraram que a energia térmica residual recuperada ficou em uma taxa próxima ao da literatura consultada, ou seja, obteve-se uma taxa de recuperação de energia térmica residual de 60%. Quanto ao reuso dos recursos hídricos do sistema, verificou-se que é possível reutilizar 100% dos mesmos. Já o rendimento das pastilhas Seebeck ficaram em 6,5%, muito abaixo da faixa de rendimento de 11% a 14%, como esperada. Porém, mesmo com o baixo rendimento na conversão de energia térmica em energia elétrica, o estudo de viabilidade econômica demonstrou que a implantação do sistema proposto de reuso de água e cogeração de eletricidade é viável. Portanto, o sistema desenvolvido pode ser replicado, possibilitando que usuários do sistema de destilação de água tipo Pilsen economizem recursos hídricos e cogerem eletricidade com a energia térmica residual presente no efluente.

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