IES - Tese
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Item Estratégias de monitoramento de poluentes em rios: caso do Arroio Dourado.(2024) da Silva, Silvia SôniaMonitorar a qualidade da água dos rios é vital, especialmente quando suas águas são usadas para consumo ou descarte de esgoto. Em 1992, o "Lixão Arroio Dourado" que margeava o Arroio Dourado, afluente do manancial de abastecimento de Foz do Iguaçu - Rio Tamanduá - foi desativado. Tal proximidade levantara questionamentos sobre a influência do lixão na qualidade da água do Arroio. Este estudo buscou responder a esses questionamentos, utilizando diversas estratégias para o monitoramento da qualidade da água. Na primeira estratégia, o estudo incluiu monitoramento hidrológico, caracterização da bacia hidrográfica e análise estatística de variáveis ambientais, incluindo íons, glifosato, ácido aminometilfosfônico (AMPA) e parâmetros físico-químicos. Essa abordagem permitiu uma compreensão mais profunda da amostragem ideal e da relação dos poluentes com o uso e ocupação da bacia hidrográfica. Utilizou-se técnicas como análise de agrupamento (Cluster) e correlação de Spearman (rs). Formaram-se clusters entre as nascentes, no ponto a montante do lixão e nos pontos a jusante do lixão e exutório (p=0,8629). Os meses recomendados para amostragem foram fevereiro, maio, julho, setembro e novembro (p=0,8971). Os valores permitidos foram ultrapassados nas legislações brasileiras e/ou europeias para águas superficiais nos íons nitrato e fosfato, glifosato e AMPA. As correlações evidenciaram vínculos entre poluentes provenientes da atividade agrícola. Na segunda estratégia para monitoramento de rios desenvolveu-se ferramenta de baixo custo, incluindo aplicativo (AQUA), caixa de imagens e kit colorimétrico. Possibilitou diferenciação espacial nos teores de amônia, ortofosfato, ferro e nitrito em rios urbanos, como o Arroio Dourado. O mapa georreferenciado conseguiu indicar poluição na água em cenários comunitários em tempo real. Na terceira estratégia, examinou-se 492 parâmetros de qualidade hídrica, incluindo contaminantes emergentes. Realizou-se a caracterização do risco por meio do Quociente de Perigo (HQ), onde o índice de perigo (HI) foi determinado pela soma dos contaminantes em estudo. Avaliou-se o risco excessivo de incidência de câncer (ELCR) por meio da exposição aos elementos cancerígenos, sendo encontrados alumínio, ferro, níquel, manganês, selênio e coliformes termotolerantes em desconformidade com as legislações analisadas. O selênio apresentou HQ>1. O HI também apresentou valor superior a 1 devido à maior concentração de selênio. Os resultados de ELCR foram inferiores aos riscos de câncer atrazina e chumbo e superior para o arsênio. Foram detectados compostos emergentes como atrazina, simazina e ciproconazol, de origem agrícola, além de hidrocarboneto policíclico aromático. Conclui-se que, ao contrário da atividade agrícola, a presença do lixão desativado na paisagem não foi determinante na distribuição dos poluentes na água do rio. Considerando os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS), especialmente o ODS 6 – Água potável e Saneamento – que instrui a apoiar e fortalecer a participação das comunidades locais como aprimoramento da gestão hídrica, este estudo contribuiu ao monitorar o Arroio Dourado e desenvolver uma ferramenta para a vigilância ambiental participativa.Item Dimensões perceptivas sobre sustentabilidade no contexto acadêmico: uma análise multicasos em cursos de administração de Foz do Iguaçu – PR.(2024) Lacerda, Aline Cristiane RochaEsta pesquisa visa ampliar os debates sobre educação para a sustentabilidade, ao analisar, com base em estudos sobre o tema e investigações sobre aprendizagem social e organizacional, como os Cursos de Administração de três Instituições de Ensino Superior (IES) em Foz do Iguaçu integram a sustentabilidade em seus currículos. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, do tipo exploratória e descritiva, que estabeleceu como estratégia de pesquisa a abordagem multicascos. Nas etapas de coleta e análise de dados foram utilizados métodos qualitativos. A pesquisa foi realizada em três IES, duas de caráter particular e uma pública, especificamente, nos Cursos de Administração de Empresas. A entrevista semiestruturada, com coordenadores, professores, e a entrevista em grupo, com os acadêmicos foram as principais técnicas de coleta de dados, complementadas por análises nos documentos oficiais das instituições. Os resultados revelaram que as IES analisadas têm se organizado para trabalhar a temática de sustentabilidade, embora o tema não seja evidenciado nos objetivos e no foco dos cursos. As disciplinas que envolvem o tema estão se desenvolvendo nos cursos e os professores têm trabalhado a sustentabilidade, baseando-se, na maior parte das vezes, em suas vivências sociais dentro e fora do âmbito acadêmico, mas sem considerar a perspectiva interdisciplinar que o tema requer, ou seja, o tratamento do tema é fragmentado e individualizado. Apesar de utilizarem diferentes estratégias de ensino, o que pode representar um modelo de ensino mais condizente com a educação para a sustentabilidade, é possível afirmar, a partir dos resultados obtidos, que, em algumas situações, os professores posicionam-se no sentido de adaptar a temática ao modelo tradicional de ensino em Administração. Empregam métodos convencionais de avaliação, incluindo provas, trabalhos e observações dos alunos em atividades. Nos três casos estudados, observou-se receptividade ao tema, com as IES oferecendo recursos e suporte para o fortalecimento da temática, como bibliotecas físicas e virtuais, parcerias com associações, eventos, palestras, campanhas, mostras científicas, entre outros. Mesmo com o ensino fragmentado, os resultados revelaram que as atividades acadêmicas têm tornado os acadêmicos mais conscientes e interessados em contribuir com a sociedade. Tendo como maior desafio a resistência em aprender sobre sustentabilidade. Os processos de aprendizagem social envolvendo a sustentabilidade mais mencionados pelos coordenadores e professores foram: aprendizado a partir da investigação e da reflexão; aprendizado a partir do compartilhamento de ideias e experiências na instituição e o aprendizado a partir da experiência, na prática. O significado do conceito de sustentabilidade mais evidenciado pelos acadêmicos foi que sustentabilidade é pensar nas gerações futuras. Em síntese, a análise dos resultados das três IES indica que suas diversas abordagens, quando compartilhadas, podem complementar-se mutuamente, contribuindo para a reorientação e o fortalecimento do tema da sustentabilidade nos cursos de Administração. Ademais, visando contribuir com a transposição do discurso da sustentabilidade para a prática, especialmente, nos currículos dos Cursos de Administração, um modelo de educação sustentável denominado SEARA foi proposto.Item Automação e otimização da produção de cerveja artesanal para a prospecção de técnicas sustentáveis(2023) Benacchio, AlcionePara 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.Item Estudo sobre Produção de Biogás a partir dos Dejetos de um Módulo fe Aquaponia e Automação do Biodogestor(2023) Nieradka, ItamarNo Instituto Federal do Paraná, campus Foz do Iguaçu, os cursos de Desenvolvimento de Sistemas e Aquicultura trabalham no projeto de automação da aquaponia, um sistema de cultivo de plantas integrado com a criação de peixes, com objetivo de reduzir a complexidade de gestão utilizando um sistema que permita acesso a informações úteis à tomada de decisão. A estrutura existente conta com um módulo de aquaponia com capacidade para 50 a 80 peixes tilápia e com produção de 40 pés de alface. O descarte dos dejetos provenientes da piscicultura é considerado fonte de poluição do ambiente. Dessa maneira, a geração de biogás a partir dos dejetos da produção de peixe, é uma alternativa sustentável à produção, bem como ecológica. Com a automação espera-se facilitar o acompanhamento da produção de biogás observando os valores referentes a temperatura, pressão e pH obtidos a partir de sensores instalados no biodigestor. Além da produção de biogás, este projeto visa colaborar com a preservação do meio ambiente e com o processo sustentável de produção de peixes e hortaliças, além de se tornar uma maneira ecológica para produção de energia. Além do descarte ecologicamente correto, um dos objetivos específicos deste projeto é de avaliar a possibilidade de autossustentação do sistema. Para esta avaliação foi necessário estimar a produção de biogás e calcular a demanda energética do sistema. A partir de análise dos resíduos, foi estimada uma produção de cerca de 0,08 a 0,09 Nm3 de biogás por dia e a demanda energética do sistema composta por bomba d’água e modulo de automação é de 8,8kWh.Item Codigestão Anaeróbia de Resíduos Alimentares com Aparas de Grama Submetida à Hidrólise Alcalina com NaOH(2023) Gueri, Matheus Vitor DinizO 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.Item Indicadores Estratégicos para Destinos Turísticos Inteligentes: Modelo Destino Turístico Inteligente para o Brasil (Modelo DTI-BR)(2023) Bussador, AlessandraCom a maior concentração de pessoas e serviços nos centros urbanos, observa-se a intensificação de problemas relacionados à mobilidade, acessibilidade, moradia, acesso à infraestrutura urbana, segurança, lazer, turismo, saneamento básico e sustentabilidade. Em resposta à necessidade de eficiência e sustentabilidade nesses centros urbanos, no século XXI, surgiu uma tendência de desenvolvimento e gestão urbana em que há integração das Tecnologias de Informação e Comunicação para otimizar e auxiliar na tomada de decisões na gestão dos serviços públicos. Como as Cidades Inteligentes (CI) integram o sistema social, físico e digital, elas permitem um modelo de gestão governamental participativo. Destinos turísticos, que incluem indicadores de CI à sustentabilidade e tecnologia nas fases da cadeia de valor do turismo como estratégia, criam um desenvolvimento sustentável baseado nas limitações e capacidades locais, além de potencializar a inserção da tecnologia em toda a relação de valor do destino turístico. Nesse contexto, esta tese apresenta um conjunto de indicadores para Destinos Turísticos Inteligentes (DTI) brasileiros para auxiliar na definição de metas de longo prazo, a partir da análise dos indicadores de DTI definidos pela Sociedad Mercantil Estatal para la Gestión de la Innovación y las Tecnologías Turísticas (SEGITTUR) e das normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas de Cidades Inteligentes e Resilientes, aplicando como técnica de análise o Método Analytic Hierarchy Process (AHP). Como resultado, foram definidos 134 indicadores, compostos por 53,7% de indicadores de Destinos Turísticos Inteligentes, 48,5% de indicadores da norma brasileira de Cidades Inteligentes e 12,7% da norma brasileira de Cidades Resilientes. Estes indicadores foram distribuídos em seis critérios e 12 subcritérios: Pessoas (População e Educação, e Inovação); Governança (Governança e Planejamento Urbano); Qualidade de Vida (Serviços Públicos e Sociais, e Sistemas de Informação); Economia (Economia e Finanças, Turismo Inteligente e Marketing On-line); Ambiente Sustentável (Sustentabilidade); e Mobilidade (Transporte e Acessibilidade, e Telecomunicações e Sensoriamento). O Modelo DTI-BR auxilia na transformação dos destinos turísticos, adaptando os indicadores internacionais de DTI (SEGITTUR) para a realidade brasileira utilizando as normas ABNT relacionadas aos temas de cidades inteligentes e resilientes. A cidade de Foz do Iguaçu, utilizada como estudo de caso neste trabalho, é um destino turístico que está iniciando um planejamento municipal direcionado à temática proposta, assim como políticas públicas que dispõem de indicadores em uma concepção de DTI. A aplicação do modelo em Foz do Iguaçu mostrou que o município precisa melhorar seus indicadores para ser considerado um Destino Turístico Inteligente, pois somente o critério Economia atendeu a mais de 50% dos indicadores.Item Método Híbrido de Predição da Irradiância Solar com Processamento de Imagens e Inteligência Artificial Aplicável a Geração de Energia Solar Fotovoltaica(2022) Maciel, Joylan NunesExiste a necessidade de suprir o aumento do consumo de energia elétrica que vem ocorrendo ao longo dos anos. No Brasil, uma das mais promissoras fontes de energia considerada renovável e utilizada como solução é a energia solar fotovoltaica. No entanto, a energia solar fotovoltaica possui peculiaridades intrínsecas, e não controláveis, que causam intermitências na sua geração. Isto se deve a fatores climáticos, tais como os ventos, as nuvens, a temperatura, a intensidade e a duração da irradiância solar, entre outras peculiaridades. Portanto, torna-se benéfico e relevante a existência de soluções para a predição da geração de energia solar fotovoltaica, possibilitando o aumento da segurança na geração e distribuição da energia elétrica com base na previsão das intermitências decorrentes do processo de geração. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa é o desenvolvimento de um Método Híbrido de Predição (MHP) da irradiância solar aplicável a Predição da Geração de Energia Solar Fotovoltaica (PGESF) de curto prazo. A abordagem de execução híbrida do MHP emprega um conjunto de técnicas de Processamento de Imagens (PI), para extração de características do céu, e um modelo de predição baseado em Aprendizado de Máquina (Machine Learning). A análise experimental do MHP, realizada em diversos horizontes de predição de curto prazo (1, 5, 10, 15, 30 e 60 minutos), demonstrou que a abordagem proposta proporciona acurácia média de predição superior ao modelo de referência (Persistence) em 17,45% para todos os horizontes. Outro ponto de destaque, a acurácia de predição do MHP com o modelo de Aprendizado de Máquina baseado em rede neural artificial MultiLayer Perceptron (MLP) é similar ou supera, nos horizontes avaliados, as acurácias de diversos estudos da literatura científica que empregam imagens all-sky e utilizam PI, inclusive com métodos mais robustos de Aprendizado de Máquina Profundo (Deep Learning). Além disso, o uso do conjunto das métricas de PI do MHP proposto, possibilitou predições com maior acurácia (28% a 44%) em relação ao uso de informações meteorológicas nos modelos de aprendizado de máquina avaliados. Por ser um modelo de predição do tipo caixa-cinza, o MHP pode ser otimizado em relação ao uso de novas métricas de PI e a determinados horizontes de predição. Por fim, destaca-se que o MHP proposto contempla uma nova abordagem de execução híbrida, com extração explícita de um conjunto de características das imagens all-sky, que se mostrou viável com resultados satisfatórios, demonstrando um novo caminho em futuros estudos na PGESF.Item Potencial de Geração de Biogás na Codigestão de Dejeto Bovino e Hydrilla Verticillata Diluídos em Lactossoro(2022) Vasquez Arango, ValentinaConsiderando o problema de geração de resíduos e produção de energia devido ao descarte e tratamento incorretos de resíduos de laticínios, bem como os efeitos nocivos gerados por grandes massas de Hydrilla verticillata em corpos fluviais, avalia-se o potencial de produção de biogás em um processo de digestão anaeróbia de dejetos bovinos, soro de leite e macrófitaH. verticillata, que permitirá a redução dos impactos ambientais gerados na pecuária leiteira. Um teste de potencial metanogênico foi desenvolvido nas condições estipuladas pela norma VDI 4630 com triplicatas de amostras de (i) inócuo, (ii) lactossoro, (iii) esterco bovino, (iv) H. verticillata, (v) codigestão de macrófitas com esterco e (vi) codigestão de macrófitas, esterco e lactossoro. Os resultados obtidos indicam que substituição da água ou solução tampão, pelo soro no processo codigestivo de esterco bovino e a macrófita, mostraram um aumento na produção de biogás de 43,06 mL a 102,89 por grama de sólidos voláteis, mais de um 100% de incremento. Assim, este trabalho sem precedentes, relacionado ao processo codigestivo de estes três substratos, mostra alta viabilidade para o seu aproveitamento energético, diminuição no impacto dos dejetos de lacticínios e um tratamento adequado para as macrófitas invasoras do lago de Itaipu.Item Produção e Potencial do Biogás gerado doBagaço de Malte e Efluentes da Indústria Cervejeira(2022) Lins, Leonardo Pereira; OrientadorA geração de resíduos tem acompanhado o aumento do consumo energético, independentemente do tipo de fontes de energia utilizada. Esses resíduos, principalmente os orgânicos, se não tratados adequadamente, podem causar problemas ambientais. Contudo, há um sistema de tratamento que possibilita tanto a redução da carga orgânica como o uso energético desses resíduos. Trata-se da digestão anaeróbia, que resulta na produção de dois produtos, o biogás e o digestato. O biogás é um gás que possui em sua composição o metano e o dióxido de carbono, além de traços de outros gases como sulfeto de hidrogênio e oxigênio e também umidade. Por conter metano, o biogás acaba tendo um potencial energético, sendo possível a geração de energia elétrica, térmica e biometano. Diante da possiblidade do aproveitamento energético de resíduos orgânicos, verificou-se a oportunidade do uso dos resíduos que são gerados no processo da fabricação das cervejas e que podem ser matérias-primas para produção de biogás, e, consequentemente, ter sua utilização para geração de energia, retornando-a para indústria, como forma de calor, eletricidade, combustível veicular ou na produção de insumos, como o dióxido de carbono, por exemplo. Desta forma, por meio do ensaio de potencial metanogênico bioquímico (PBM), que apresenta o potencial teórico para produção de biogás e metano de um determinado material, trabalhou-se com amostras de bagaço de malte e efluentes líquidos da cervejaria, além da mistura dessas duas amostras para avaliação do potencial energético. Dentre as amostras analisadas, a amostra de bagaço de malte (BM-C) demonstrou capacidade de produção aproximada de 141 m3 de biogás e 75 m3 de metano para cada tonelada de substrato. Tais resultados proporcionam potenciais enérgico de 340 kWh t-1 de substrato para energia elétrica, 728 kWh t-1 de substrato para energia térmica, 88 m3 t-1 de substrato de biometano e 32 m3CO2 t-1 de substrato que podem ser recuperados pelo processo de purificação do biometano. Baseando-se nesses resultados, foi possível aplicá-los em uma unidade industrial real, que fabrica a cerveja e que, atualmente, não faz uso energético dos resíduos. Observou-se também que a aplicação do conceito de digestão anaeróbia e uso energético do biogás, auxilia no atendimento de várias questões sociais, ambientais e econômicas que estão descritas nos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU). Por fim, podemos concluir que os resíduos que foram avaliados possuem potencial para produção de biogás e metano e que devem ser aproveitados energeticamente, assegurando uma energia mais sustentável, redução nos usos de fontes fosseis e auxiliando na descarbonização.