https://hdl.handle.net/1884/76243 2026-06-24T08:22:30Z 2026-06-24T08:22:30Z https://hdl.handle.net/1884/95869 2026-06-23T16:43:54Z 2025-01-01T00:00:00Z

Análise integrada da qualidade e saúde dos ecossistemas aquáticos de três rios do oeste paranaense Resumo: As mudanças na cobertura e uso do solo ao longo do tempo e espaço tem sido o principal impulsionador na degradação da qualidade das águas superficiais, comprometendo a saúde dos diversos organismos que compõem os ecossistemas aquáticos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar de modo integral a qualidade das águas e a saúde dos ecossistemas aquáticos dos Rios São Camilo (SC), Santa Fé (SF) e Pioneiro (PIO), localizados no oeste do estado do Paraná. Foram amostrados três pontos em cada um dos rios, sendo: a montante (SC1, SF1 e PIO1), intermediário (SC2, SF2 e PIO2) e jusante (SC3, SF3 e PIO3) da cidade de Palotina, nas estações inverno de 2022 e verão de 2023. A qualidade da água foi determinada por meio dos parâmetros físico e químicos, temperatura, pH, oxigênio dissolvido, sólidos totais, dureza total, DQO, alcalinidade, nitrito, nitrato, amônia, ortofosfato e turbidez, a partir dos quais foi calculado o Índice de Qualidade da Água (IQA), enquanto os efeitos de toxicidade dessas águas foram determinados por meio do biomarcadores de estresse oxidativo no fígado SOD, CAT, LPO, MET e AChE cerebral e muscular, a partir dos quais foi calculado o Índice de Resposta de Biomarcadores (IBR) na espécie H. ancistroides; as condições de saúde das populações dessas espécies foram determinadas por meio do Índice de Lesão Histopatológica (ILH) e Alterações Morfológicas Nucleares (AMN); foi calculado o índice integrado de saúde e qualidade hídrica por meio do método Analytic Hierarchy Process (AHP); mapas foram produzidos por meio da técnica de interpolação espacial (I), a partir dos quatro índices calculados. As águas dos Rios São Camilo, Santa Fé e Pioneiro apresentaram baixa qualidade, em ambas as estações amostradas. Os biomarcadores de bioquímicos demonstraram que as populações H. ancistroides dos referidos rios encontram-se sob elevado estresse oxidativo hepático e de neurotoxicidade, decorrente da baixa qualidade das águas e da ação misturas complexas de contaminantes. Os biomarcadores histopatológicos e de genotoxicidade demonstraram que as populações de H. ancistroides encontram-se com a saúde debilitada, tendo apresentado uma miríade de alterações hepáticas e branquiais graves, que podem comprometer a sobrevivência desses animais e o equilíbrio desses ecossistemas. O emprego do método AHP possibilitou a agregação dos índices IQA, IBR e ILH de modo satisfatório, tendo como resultado mapas de fácil interpretação de saúde e qualidade hídrica, capazes de embasarem propostas de políticas e programas de recuperação e conservação desses rios e seus respectivos ecossistemas; Abstract: Changes in land cover and use over time and space have been the main drivers of surface water quality degradation, compromising the health of various organisms that make up aquatic ecosystems. The objective of the present study was to comprehensively evaluate water quality and the health of aquatic ecosystems in the São Camilo (SC), Santa Fé (SF), and Pioneiro (PIO) Rivers, located in the western region of Paraná state. Three sampling points were taken in each river: upstream (SC1, SF1, and PIO1), intermediate (SC2, SF2, and PIO2), and downstream (SC3, SF3, and PIO3) of the city of Palotina, during the winter of 2022 and the summer of 2023. Water quality was determined by physical and chemical parameters, including temperature, pH, dissolved oxygen, total solids, total hardness, COD, alkalinity, nitrite, nitrate, ammonia, orthophosphate, and turbidity, from which the Water Quality Index (WQI) was calculated. The toxicity effects of these waters were determined through biomarkers of oxidative stress in the liver (SOD, CAT, LPO, MET) and brain and muscle AChE, from which the Biomarker Response Index (BRI) was calculated in the species H. ancistroides; the health conditions of the populations of these species were determined through the Histopathological Injury Index (HII) and Nuclear Morphological Alterations (NMA); the integrated health and water quality index was calculated using the Analytic Hierarchy Process (AHP) method; maps were produced using the spatial interpolation technique (I), based on the four calculated indices. The waters of the São Camilo, Santa Fé, and Pioneiro Rivers exhibited low quality in both sampling seasons. The biochemical biomarkers showed that H. ancistroides populations in these rivers are under high hepatic oxidative stress and neurotoxicity due to the poor water quality and the action of complex mixtures of contaminants. The histopathological and genotoxicity biomarkers demonstrated that H. ancistroides populations are in poor health, showing a myriad of severe hepatic and gill alterations that could compromise the survival of these animals and the balance of these ecosystems. The use of the AHP method allowed for the satisfactory aggregation of the WQI, BRI, and HII indices, resulting in easy-to-interpret health and water quality maps that can support the development of policies and programs for the recovery and conservation of these rivers and their respective ecosystems Orientadora: Profª. Drª. Lilian Dena dos Santos; Coorientadora: Profª. Drª. Alessandra Svonka Palmeiro; Banca: Lilian Dena dos Santos (Presidente da Banca), Alexandre Leandro Pereira, Lucíola Thais Baldan, Ivonete Rossi Bautitz, Maritana Mela Prodocimo, Alessandra Svonka Palmeiro; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 28/02/2025; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/95692 2026-04-10T13:59:57Z 2025-01-01T00:00:00Z

Síntese, caracterização, atividade antimicrobiana e fotodegradação da testosterona pelos óxidos TiO2 e Ag/TiO2 Resumo: Materiais fotoativados pela luz emergem como uma alternativa promissora no processo de remoção de poluentes emergentes. A fotodegradação da testosterona utilizando o Ag/TiO2 representa um campo de pesquisa relativamente novo, com número limitado de estudos, sendo promissor na busca por novas estratégias para identificar e desenvolver a futura geração de fármacos para controlar infecções bacterianas. Neste estudo, sintetizou-se catalisadores a base de prata (Ag) (2% e 10% m/m%) suportados em dióxido de titânio (TiO2), via impregnação por excesso de solvente (2AgT/I e 10AgT/I), sol gel modificada utilizando a tapioca como gelificante (2AgT/V e 10AgT/V) e sol gel (2AgT/SG e 10AgT/SG). Buscou-se então, caracterizá-los e avaliá-los quanto a inativação bacteriana e na degradação da testosterona via fotólise e fotocatálise heterogênea. Os catalisadores Ag/TiO2 caracterizados por espectros na região do infravermelho apresentaram bandas características de titânio, vibração assimétrica do Ti–Ag–O e ligação Ag-TiO2, confirmando a deposição da prata sob o suporte. A Difração de raios X identificou para os catalisadores impregnados poucos picos representando fases cristalinas desorganizadas. Enquanto, os catalisadores AgT/V tiveram picos característicos de Ag metálica e anatase e os AgT/SG apresentaram picos anatase, representando fases cristalinas organizadas. Observa-se a partir da Calorimetria Exploratória Diferencial picos endotérmicos menores para os catalisadores AgT/SG, indicando ponto de fusão baixos. Nota-se, através da Análise Termogravimétrica, uma perda mínima de massa para os catalisadores. Assim, a Microscopia Eletrônica de Varredura identificou morfologias aglomeradas e irregulares a medida que a Ag era adicionada para os catalisadores AgT/I e AgT/V. Por outro lado, os catalisadores AgT/SG tiveram aspecto denso. Na determinação de fisissorção de N2 verificou-se que o aumento da Ag diminui a área específica dos catalisadores AgT/I e AgT/V e o efeito inverso ocorre para o AgT/SG. O band gap dos catalisadores mesosporosos diminuiu em relação ao TiO2. O método sol-gel destaca-se das outras vias de síntese, pois apresenta maior área especifica e volume de poros. Os catalisadores 10AgT/I, AgT/V e o 10AgT/SG tiveram ações bactericidas contra Escherichia coli sugerindo um efeito antimicrobiano intrínseco a concentração de Ag. A fotoativação dos catalisadores AgT/I, AgT/V e AgT/SG sob luz negra resultaram em uma significativa inativação bacteriana contra Escherichia coli (NEWP0022) e Staphylococcus aureus (NEWP0023). A produção de espécies reativas de oxigênio, comprovada no teste de detecção, foi induzida pela radiação ultravioleta e em conjunto com a ação antimicrobiana intrínseca da Ag. Esses resultados demonstram o potencial dos catalisadores AgT/I, AgT/V e AgT/SG para o desenvolvimento de revestimentos antimicrobianos para superfícies, contribuindo para a prevenção e controle de infecções em diversos ambientes. A eficiência do processo de fotólise (82%) foi similar à da fotocatálise heterogênea utilizando o catalisador 2AgT/SG (79,9%), na fotodegradação da testosterona. Os catalisadores AgT/SG e 10AgT/V apresentaram maior atividade fotocatalítica na fotodegradação da testosterona, com degradação maior que 72% (2AgT/SG>T/SG>10AgT/V>10AgT/SG). Esses catalisadores podem encontrar aplicações em diversos processos de tratamento de água, como a remoção de desreguladores endócrinos. A criação destes materiais fotocatalíticos são essenciais para o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e sustentáveis para o tratamento de água; Abstract: Light-activated materials are emerging as a promising alternative in the process of removing emerging pollutants. The photodegradation of testosterone using Ag/TiO2 represents a relatively new field of research, with a limited number of studies, and is promising in the search for new strategies to identify and develop the future generation of drugs to control bacterial infections. In this study, silver (Ag) catalysts (2% and 10% m/m%) supported on titanium dioxide (TiO2) were synthesized via excess solvent impregnation (2AgT/I and 10AgT/I), modified sol gel using tapioca as a gelling agent (2AgT/V and 10AgT/V) and sol-gel (2AgT/SG and 10AgT/SG). The aim was to characterize and evaluate them in terms of bacterial inactivation and testosterone degradation via photolysis and heterogeneous photocatalysis. The Ag/TiO2 catalysts characterized by spectra in the infrared region showed characteristic titanium bands, asymmetric vibration of Ti-Ag-O and Ag-TiO2 bonding, confirming the deposition of silver on the support. X-ray diffraction identified few peaks representing disorganized crystalline phases for the impregnated catalysts. Meanwhile, the AgT/V catalysts had peaks characteristic of metallic Ag and anatase and the AgT/SG catalysts had anatase peaks, representing organized crystalline phases. Differential Scanning Calorimetry shows smaller endothermic peaks for the catalysts. Thermogravimetric analysis showed minimal loss of mass for the catalysts. Scanning Electron Microscopy identified agglomerated and irregular morphologies as Ag was added to the AgT/I and AgT/V catalysts. The AgT/SG catalysts had a dense appearance. When determining N2 physisorption, it was found that increasing Ag decreased the specific area of the AgT/I and AgT/V catalysts and the opposite effect occurred for AgT/SG. The band gap of the mesosporous catalysts decreased in relation to TiO2. The sol-gel method stands out from other synthesis routes because it presents a larger specific area and pore volume. The 10AgT/I, AgT/V and 10AgT/SG catalysts had bactericidal actions against Escherichia coli, suggesting an intrinsic antimicrobial effect of the Ag concentration. The photoactivation of the AgT/I, AgT/V and AgT/SG catalysts under black light resulted in significant bacterial inactivation against Escherichia coli (NEWP0022) and Staphylococcus aureus (NEWP0023). The production of reactive oxygen species, proven in the detection test, was induced by ultraviolet radiation and in conjunction with the intrinsic antimicrobial action of Ag. These results demonstrate the potential of the AgT/I, AgT/V and AgT/SG catalysts for the development of antimicrobial coatings for surfaces, contributing to the prevention and control of infections in various environments. The efficiency of the photolysis process (82%) was similar to that of heterogeneous photocatalysis using the 2AgT/SG catalyst (79.9%) in the photodegradation of testosterone. The AgT/SG and 10AgT/V catalysts showed greater photocatalytic activity in the photodegradation of testosterone, with degradation greater than 72% (2AgT/SG>T/SG>10AgT/V>10AgT/SG). These catalysts can find applications in several water treatment processes, such as the removal of endocrine disruptors. The creation of these photocatalytic materials is essential for the development of more efficient and sustainable technologies for water treatment Orientadora: Profa Dra Leda Maria Saragiotto Colpini; Coorientadora: Profa Dra Margarete Dulce Bagatini; Banca: Leda Maria Saragiotto Colpini (Presidente da Banca), Tânia Forster Carneiro, Dirlei Diedrich Kieling, Cátia Tavares dos Passos Francisco, Giane Gonçalves Lenzi, Margarete Dulce Bagatini; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 27/02/2025; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/95385 2026-04-07T18:40:18Z 2025-01-01T00:00:00Z

Avaliação do ciclo de vida da produção de ímãs de terras raras de Nd-Fe-B Resumo: Os elementos de terras raras (ETR) são fundamentais para diversas aplicações tecnológicas, desempenhando um papel estratégico na indústria brasileira, especialmente nos setores de energia renovável, eletrônica e mobilidade elétrica. A crescente demanda por esses materiais impulsiona a necessidade de um fornecimento sustentável e eficiente, considerando seus impactos ambientais e econômicos. Sendo amplamente utilizados na fabricação de ímãs permanentes de neodímio-ferro-boro (Nd-Fe-B). No entanto, a produção desses ímãs está associada a impactos ambientais significativos ao longo de sua cadeia produtiva, desde a mineração até a fabricação final. Este estudo tem como objetivo avaliar o ciclo de vida (ACV) dos ímãs de Nd-Fe-B, considerando a realidade brasileira. A metodologia seguiu as diretrizes das normas ISO 14040 e ISO 14044, que estabelecem princípios, requisitos e diretrizes para a ACV. A modelagem foi feita no software Sankey e tratamento dos dados no software SimaPro 9.1, permitindo a quantificação detalhada dos impactos ambientais ao longo da cadeia produtiva dos ímãs de Nd-Fe-B. Além disso, foram utilizados dados do banco EcoInvent e fontes da literatura para aprimorar a representatividade dos processos analisados, garantindo uma abordagem metodológica robusta. Os resultados indicam que a fase da mineração apresenta alto impacto ambiental, devido ao elevado consumo de energia, água e emissões de particulados. A fase de roasting destacou-se como a mais impactante, contribuindo significativamente para a formação de material particulado fino e emissões de gases de efeito estufa. Na fase de produção dos óxidos, a lixiviação e a pré-separação foram as fases mais críticas, com alto consumo de água e uso intensivo de reagentes químicos, como ácido clorídrico, aumentando a eutrofização marinha e a radiação ionizante. Já na fase de fabricação dos ímãs, a usinagem foi identificada como a etapa mais impactante, contribuindo para o aquecimento global, depleção da camada de ozônio e elevado consumo de água. Diante dos impactos observados, este estudo reforça a necessidade de medidas de mitigação, incluindo a implementação de políticas públicas voltadas para a regulação ambiental da mineração de ETRs, incentivos à economia circular e adoção de tecnologias emergentes, como processos hidrometalúrgicos mais eficientes e técnicas avançadas de reciclagem de ímãs. Além disso, investimentos em fontes energéticas renováveis podem reduzir a pegada de carbono da produção desses materiais, incluindo a otimização do consumo de recursos, o reaproveitamento de materiais e o uso de fontes energéticas mais sustentáveis. Além disso, recomenda-se a exploração de tecnologias de reciclagem para reduzir a dependência da extração primária e minimizar os impactos ambientais associados à produção de ímãs de terras raras; Abstract: Rare earth elements (REE) are essential for various technological applications and play a strategic role in Brazilian industry, especially in the renewable energy, electronics and electric mobility sectors. The growing demand for these materials drives the need for a sustainable and efficient supply, considering their environmental and economic impacts. They are widely used in the manufacture of neodymium-ironboron (Nd-Fe-B) permanent magnets. However, the production of these magnets is associated with significant environmental impacts throughout its production chain, from mining to final manufacture. This study aims to evaluate the life cycle (LCA) of Nd-Fe- B magnets, considering the Brazilian reality. The methodology followed the guidelines of ISO 14040 and ISO 14044, which establish principles, requirements and guidelines for LCA. The modeling was carried out using Sankey software and the data was processed using SimaPro 9.1 software, enabling detailed quantification of the environmental impacts along the Nd-Fe-B magnet production chain. In addition, data from the EcoInvent database and literature sources were used to improve the representativeness of the processes analyzed, ensuring a robust methodological approach. The results indicate that the mining phase has a high environmental impact, due to the high consumption of energy, water and particulate emissions. The roasting phase stood out as the most impactful, contributing significantly to the formation of fine particulate matter and greenhouse gas emissions. In the oxide production phase, leaching and pre-separation were the most critical phases, with high water consumption and intensive use of chemical reagents such as hydrochloric acid, increasing marine eutrophication and ionizing radiation. In the magnet manufacturing phase, machining was identified as the most impactful stage, contributing to global warming, depletion of the ozone layer and high water consumption. In view of the impacts observed, this study reinforces the need for mitigation measures, including the implementation of public policies aimed at the environmental regulation REE mining, incentives for the circular economy and the adoption of emerging technologies, such as more efficient hydrometallurgical processes and advanced magnet recycling techniques. In addition, investments in renewable energy sources can reduce the carbon footprint of the production of these materials, including the optimization of resource consumption, the reuse of materials and the use of more sustainable energy sources. In addition, it is recommended that recycling technologies be explored to reduce dependence on primary extraction and minimize the environmental impacts associated with the production of rare earth magnets Orientadora: Profa. Dra. Leda Maria Saragiotto Colpini; Coorientador: Prof. Dr. Giancarlo Alfonso Lovón-Canchumani; Banca: Leda Maria Saragiotto Colpini (Presidente da Banca), Lilian Bechara Elabras Veiga, Marelo Guimarães Araújo, Giancarlo Alfonso Lovon, Canchumani; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 28/02/2025; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/98607 2026-03-27T11:23:22Z 2025-01-01T00:00:00Z

Pré-tratamento alcalino da biomassa da mamona quantificando celulose e lignina para a produção de biodiesel Resumo: O cultivo de plantas bioenergéticas tem sido incentivado como alternativa à substituição do petróleo, uma fonte de energia não renovável e principal responsável pela intensificação do efeito estufa em nível global. No Brasil, a produção de mamona concentra-se majoritariamente na região Nordeste, representando uma importante fonte de renda para a agricultura familiar. Essa cultura destaca-se por sua resistência à seca, o que contribui para a fixação da mão de obra nessas regiões, promovendo geração de emprego e fornecimento de matéria-prima essencial para o desenvolvimento regional e nacional. Diversos tipos de pré-tratamento vêm sendo utilizados com o objetivo de modificar ou remover a lignina, aumentar a área superficial e reduzir o grau de polimerização e cristalinidade da celulose, de forma a facilitar a digestão enzimática. Entre os agentes utilizados destacam-se a reação de Fenton (com sulfato ferroso heptahidratado – FeSO4·7H2O), o ácido sulfúrico (H2SO4), o peróxido de hidrogênio (H2O2) e o hidróxido de sódio (NaOH). O objetivo deste trabalho foi avaliar o pré-tratamento hidrotérmico alcalino utilizando o hidróxido de sódio (NaOH) na biomassa da mamona, com foco na quantificação dos teores finais de celulose e lignina. Para isso, foi elaborado um arranjo experimental que permitiu avaliar, por meio de Análise de Variância (ANOVA), os efeitos significativos da concentração de NaOH e da temperatura, bem como sua interação, sobre as concentrações finais de celulose e lignina. Os ensaios foram realizados em quadruplicata, possibilitando o cálculo da ANOVA e a comparação entre médias por meio de testes estatísticos. Ao todo, foram necessárias 36 amostras no planejamento experimental para análise das duas variáveis; Abstract: The cultivation of bioenergy crops has been encouraged as an alternative to replace petroleum, a non-renewable energy source and a major contributor to the intensification of the global greenhouse effect. In Brazil, castor bean (Ricinus communis) production is mainly concentrated in the Northeast region, representing an important source of income for family farming. This crop stands out for its drought resistance, which helps retain labor in these regions, promoting employment generation and supplying raw materials essential for both regional and national development. Various types of pretreatments have been employed with the aim of modifying or removing lignin, increasing surface area, and reducing the degree of polymerization and crystallinity of cellulose to facilitate enzymatic hydrolysis. Among the agents used are the Fenton reaction (with ferrous sulfate heptahydrate – FeSO4·7H2O), sulfuric acid (H2SO4), hydrogen peroxide (H2O2), and sodium hydroxide (NaOH). The objective of this study was to evaluate the alkaline hydrothermal pretreatment using sodium hydroxide (NaOH) on castor bean biomass, focusing on quantifying the final levels of cellulose and lignin. To achieve this, an experimental design was developed to assess, through Analysis of Variance (ANOVA), the significant effects of NaOH concentration and temperature, as well as their interaction, on the final concentrations of cellulose and lignin. The experiments were conducted in quadruplicate, allowing for ANOVA calculations and pairwise mean comparisons using statistical tests. A total of 36 samples were required in the experimental design to analyze both variables Orientador: Prof. Dr. Jonathan Dieter; Coorientador: Prof. Dr. Emmanuel Zullo Godinho; Banca: Jonathan Dieter (Presidente da Banca), Francielly Torres dos Santos, Elisandro Pires Frigo, Fernando de Lima Caneppele, Ricardo Marques Barreiros e Emmanuel Zullo Godinho; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Curitiba, 30/05/2025; Inclui referências

2025-01-01T00:00:00Z