https://hdl.handle.net/1884/76246 2026-06-25T09:19:47Z 2026-06-25T09:19:47Z https://hdl.handle.net/1884/96280 2026-06-24T15:14:36Z 2025-01-01T00:00:00Z

Balanço energético e análise econômica de geração distribuída de energia a biogás no meio rural Resumo: A geração de energia elétrica a partir de fontes alternativas tem ganhado crescente relevância, impulsionada pela necessidade de diversificar o fornecimento energético e mitigar os impactos ambientais. Neste contexto, este estudo investigou cinco diferentes arranjos de sistemas de geração de energia elétrica (SGE) em propriedades rurais do Oeste do Paraná, Brasil. Esses sistemas operam no modelo de geração distribuída (GD) e utilizam biogás proveniente da biodigestão de resíduos da suinocultura e da avicultura de postura como matéria-prima. A pesquisa foi estruturada em duas etapas. Na primeira, realizou-se o balanço energético das plantas, com base nas metodologias propostas por Berglund & Börjesson (2006), Havukainen et al. (2014) e Pöschl et al. (2010). Na segunda, analisaram-se os parâmetros econômicos dos sistemas, conforme modelos propostos por Santos et al. (2019), Govender et al. (2019) e Branker et al. (2011), considerando três taxas de juros, de 13% para BNDES Finem – Geração de energia, 8,5% para RenovAgro e 3,5% com subsídio RenovaPR, e cinco diferentes tarifas de energia, variando de R$ 0,40 a R$ 0,80. Os resultados revelaram que a planta que possui um reator CSTR (Planta D) apresentou o melhor desempenho energético, com 87% de eficiência no subsistema de biodigestão e 16% no subsistema completo, fator de energia gerada por sólidos voláteis bruto de 2.798 e líquido de 2.319 kJ.kgsv-1, eficiência de geração de eletricidade bruta de 22% e líquida de 20%, destacando-se tanto na eficiência do biodigestor quanto no motor-gerador. As demais plantas obtiveram eficiências entre 33 e 44% no subsistema biodigestor e entre 4 e 8% no subsistema completo, com com fator de energia gerada por sólidos voláteis bruto entre 693 e 1.250 kJ.kgsv-1 e líquido entre 484 e 1.131 kJ.kgsv-1, e eficiências de geração de eletricidade bruta entre 15 e 21% e líquida entre 10 e 19%. Todas as plantas apresentaram 100% de eficiência de energia renovável, com a exceção da planta com reator CSTR, que utiliza óleo diesel no transporte do dejeto de aves e obteve 93%. Em termos de viabilidade econômica, a Planta B, que utiliza um biodigestor de lagoa coberta adaptado num reator plug flow, mostrou-se a melhor opção para projetos de menor custo e retorno mais rápido, com um valor presente líquido de R$ 556.925, taxa interna de retorno de 21% e payback de 6 anos e 9 meses, considerando a tarifa e taxa de juros intermediárias (R$ 0,60 e 8,5%). Por outro lado, a planta com reator CSTR, apesar do investimento inicial elevado, é recomendada para produtores que desejam maximizar a geração de energia em longo prazo, especialmente em cenários de tarifas de energia mais altas. O custo nivelado de energia variou conforme a dimensão e a eficiência de cada sistema, demonstrando competitividade em relação a outras fontes, com destaque para a Planta B, que obteve o menor custo por unidade de energia gerada, com R$ 0,32 para a taxa de juros de 8,5%. A Planta D atingiu o custo mais alto entre as plantas, com R$ 0,80, na mesma taxa de juros. Esses resultados podem orientar produtores rurais e outros interessados na escolha do melhor arranjo de geração de energia elétrica, adaptando-o à sua realidade para possíveis replicações; Abstract: The generation of electricity from alternative sources has gained increasing relevance, driven by the need to diversify energy supply and mitigate environmental impacts. In this context, this study investigated five different configurations of electricity generation systems (EGS) in rural properties in western Paraná, Brazil. These systems operate under the distributed generation (DG) model and use biogas from the biodigestion of swine farming and layer poultry farming waste as raw material. The research was structured in two stages. In the first stage, an energy balance of the plants was conducted based on the methodologies proposed by Berglund & Börjesson (2006), Havukainen et al. (2014), and Pöschl et al. (2010). In the second stage, the economic parameters of the systems were analyzed, following models proposed by Santos et al. (2019), Govender et al. (2019), and Branker et al. (2011), considering three interest rates: 13% for BNDES Finem – Energy Generation, 8.5% for RenovAgro, and 3.5% with RenovaPR subsidy, along with five different energy tariffs, ranging from R$ 0.40 to R$ 0.80. The results revealed that the plant with a CSTR reactor (Plant D) demonstrated the best energy performance, with 87% efficiency in the biodigestion subsystem and 16% in the complete subsystem, a gross volatile solids energy generation factor of 2,798 kJ.kgsv?¹ and a net factor of 2,319 kJ.kgsv?¹, a gross electricity generation efficiency of 22%, and a net efficiency of 20%. This plant stood out in both biodigester and engine-generator efficiency. The other plants achieved efficiencies between 33% and 44% in the biodigester subsystem and between 4% and 8% in the complete subsystem, with a gross volatile solids energy generation factor ranging from 693 to 1,250 kJ.kgsv?¹ and a net factor between 484 and 1,131 kJ.kgsv?¹. Their gross electricity generation efficiencies ranged from 15% to 21%, while net efficiencies were between 10% and 19%. All plants exhibited 100% renewable energy efficiency, except for the plant with a CSTR reactor, which uses diesel fuel for poultry waste transportation and achieved 93%. In terms of economic feasibility, Plant B, which employs a covered lagoon biodigester adapted to a plug-flow reactor, proved to be the best option for lower-cost projects with faster returns, with a net present value of R$ 556,925, an internal rate of return of 21%, and a payback period of 6 years and 9 months, considering the intermediate tariff and interest rate (R$ 0.60 and 8.5%). On the other hand, the plant with a CSTR reactor, despite its high initial investment, is recommended for producers aiming to maximize energy generation in the long term, especially in scenarios with higher energy tariffs. The levelized cost of energy varied depending on the size and efficiency of each system, demonstrating competitiveness compared to other sources. Plant B stood out with the lowest cost per unit of generated energy, at R$ 0.32 for the 8.5% interest rate, whereas Plant D had the highest cost, reaching R$ 0.80 at the same interest rate. These findings can guide rural producers and other stakeholders in selecting the best electricity generation arrangement, adapting it to their specific reality for potential replications Orientador: Prof. Dr. Samuel Nelson Melegari de Souza; Banca: Samuel Nelson Melegari de Souza (Presidente da Banca), Ralpho Rinaldo dos Reis, Yuri Ferruzi, Laercio Mantovani Frare, Doglas Bassegio; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 24/02/2025; 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/1884/101372 2026-03-23T15:26:59Z 2026-01-01T00:00:00Z

Recuperação de compostos fenólicos a partir do resíduo hidrodestilado de alecrim : extração e efeito antitumoral na linhagem de melanoma cutâneo A375 Resumo: Resíduo sólido de hidrodestilação do alecrim, um subproduto da indústria de óleos essenciais, representa uma importante fonte de bioativos fenólicos. No atual cenário em que o câncer permanece entre as principais causas de mortalidade global e que as terapias convencionais ainda apresentam eficácia limitada, a busca por estratégias complementares baseadas em fitoquímicos provenientes de plantas medicinais são intensificadas. Nesse contexto, este estudo investigou o potencial biológico de extratos etanólicos obtidos do resíduo de alecrim pós- hidrodestilação em células de melanoma cutâneo A375. A hidrodestilação apresentou rendimento aproximado de 2 mL/100 g em 30 minutos, e a comparação entre hidrodestilações de 30 minutos e 4 horas revelou que o perfil volátil permanece amplamente estável. A extração assistida por ultrassom, conduzida por meio de um planejamento fatorial 23, demonstrou elevada eficiência na recuperação de compostos fenólicos não voláteis, especialmente nas condições do ensaio 5, em que a temperatura e a concentração de etanol se destacaram como variáveis de maior influência. A análise fenólica mostrou compostos como ácido gálico, ácido p-cumárico e ácido rosmarínico, além da vanilina, que foi preservada devido ao tempo reduzido de tratamento térmico. O extrato apresentou ação pró-oxidante e expressiva atividade citotóxica frente à linhagem de melanoma A375, promovendo redução significativa na viabilidade celular e no potencial transmembranar das mitocôndrias. Efeitos significativos foram observados a partir da concentração de 0,05 mg/mL no ensaio de MTT e a partir da concentração 0,1 mg/mL com os ensaios de fluorescência com DAPI e TMRE. Além disso, os extratos provocaram morte celular em todo o meio de forma significativa no ensaio de migração celular a partir de 0,1 mg/mL, utilizando o ensaio de cicatrização de feridas. O extrato aumentou as espécies reativas de oxigênio (ROS) a partir da concentração de 0,2 mg/mL e diminuiu os níveis dos marcadores antioxidantes PSH e NPSH a partir de concentrações de 0,05 mg/mL, evidenciando o aumento do estresse oxidativo. Em conjunto, os resultados demonstram que o resíduo de alecrim constitui uma fonte promissora de compostos bioativos, reforçando seu potencial para aplicações terapêuticas e contribuindo tanto para a redução dos custos associados ao desenvolvimento de fitoquímicos na oncologia quanto para a valorização sustentável de resíduos; Abstract: Solid residue from rosemary hydrodistillation, a by-product of the essential oil industry, represent an important source of phenolic bioactive compounds. In the current scenario, in which cancer remains among the leading causes of global mortality and conventional therapies still show limited efficacy, the search for complementary strategies based on phytochemicals derived from medicinal plants has intensified. In this context, this study investigated the biological potential of ethanolic extracts obtained from post-hydrodistillation rosemary residues in A375 cutaneous melanoma cells. Hydrodistillation yielded approximately 2 mL/100 g in 30 minutes, and the comparison between 30-minute and 4-hour hydrodistillation processes revealed that the volatile profile remained largely stable. Ultrasound-assisted extraction, conducted using a 23 factorial design, demonstrated high efficiency in the recovery of non- volatile phenolic compounds, particularly under the conditions of assay 5, in which temperature and ethanol concentration stood out as the most influential variables. Phenolic analysis revealed compounds such as gallic acid, p-coumaric acid, and rosmarinic acid, as well as vanillin, which was preserved due to the reduced duration of thermal treatment. The extract exhibited pro- oxidant action and significant cytotoxic activity against the A375 melanoma cell line, promoting a marked reduction in cell viability and in the mitochondrial transmembrane potential. Significant effects were observed from the concentration of 0.05 mg/mL in the MTT assay and from 0.1 mg/mL in the fluorescence assays using DAPI and TMRE. In addition, the extracts induced apoptosis throughout the medium in the cell migration assay at concentrations starting from 0.1 mg/mL, using the wound-healing assay. The extract increased reactive oxygen species (ROS) observed from the concentration of 0.2 mg/mL and decreased the leveis of the antioxidant markers PSH and NPSH from concentrations of 0.05 mg/mL, indicating an increase in oxidative stress. Taken together, the results demonstrate that rosemary residue is a promising source of bioactive compounds, reinforcing its potential for therapeutic applications and contributing both to reducing the costs associated with the development of phytochemicals in oncology and to the sustainable valorization of residues Orientador: Prof. Dr. Joel Gustavo Teleken; Coorientadores: Prof. Dr. João Paulo Bender e Prof. Dr. Guilherme Martinez Mibielli; Banca: Joel Gustavo Teleken (Presidente da Banca), Sérgio Luiz Alves Júnior e Margarete Dulce Bagatini; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 19/02/2026; Inclui referências; Área de concentração: Engenharia e Tecnologia Ambiental

2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/98360 2026-03-23T12:47:07Z 2025-01-01T00:00:00Z

Educação ambiental por meio da compostagem de resíduos sólidos orgânicos em uma escola em Luanda/Angola Resumo: A destinação adequada dos resíduos é atualmente uma das principais preocupações ambientais mundialmente. O aumento contínuo na geração de resíduos tem motivado a população a procurar alternativas sustentáveis, visando reduzir a poluição ambiental. Dentre as práticas de reaproveitamento dos resíduos de origem orgânica, uma alternativa seria empregar o método de compostagem. A pesquisa tem como objetivo compreender como a introdução da prática da compostagem em uma escola pode ser utilizada como ferramenta educativa para promover a conscientização ambiental e o engajamento dos estudantes em práticas sustentáveis. O estudo foi desenvolvido em três etapas principais: a primeira, consistiu em uma pesquisa exploratória com abordagem qualitativa. A segunda etapa envolveu a realização de questionários com alunos do ensino médio com idades compreendidas entre 15 e 18 anos da escola Liceu nº 5135, localizado no município de Viana em Luanda/Angola. Já, a terceira etapa, envolveu o desenvolvimento de atividades práticas (oficinas), pelos alunos, voltadas à construção de composteiras, as quais serviram como alternativas sustentáveis para o descarte adequado de resíduos sólidos. No primeiro momento, foram aplicados questionários a fim de avaliar os conhecimentos dos participantes sobre a prática da compostagem. Nenhum dos 78 alunos participantes havia tido qualquer experiência prévia com compostagem, seja em casa ou em atividades escolares ou comunitárias. O projeto possibilitou uma experiência concreta de aprendizado, favorecendo a construção de saberes contextualizados e conectados à realidade dos participantes. Este projeto piloto indicou que a introdução da prática da compostagem, mesmo em um contexto em que a escola não gera resíduos orgânicos, pode ser uma ferramenta educativa eficaz para promover a conscientização ambiental e estimular o engajamento dos estudantes em práticas sustentáveis; Abstract: The proper disposal of waste is currently one of the main environmental concerns worldwide. The continuous increase in waste generation has motivated the population to seek sustainable alternatives, aiming to reduce environmental pollution. Among the practices for reusing organic waste, one alternative would be to employ the composting method. The research aims to understand how the introduction of composting in a school can be used as an educational tool to promote environmental awareness and student engagement in sustainable practices. The study was developed in three main stages: the first consisted of exploratory research with a qualitative approach. The second stage involved conducting questionnaires with high school students aged between 15 and 18 from Liceu nº 5135 school, located in the municipality of Viana in Luanda/Angola. The third stage involved the development of practical activities (workshops) by the students, focused on the construction of compost bins, which served as sustainable alternatives for the proper disposal of solid waste. Initially, questionnaires were administered to assess the participants' knowledge of composting practices. None of the 78 participating students had any previous experience with composting, either at home or in school or community activities. None of the 78 participating students had any previous experience with composting, either at home or in school or community activities. The project provided a concrete learning experience, promoting the construction of contextualised knowledge connected to the participants' reality. This pilot project indicated that introducing composting, even in a context where the school does not generate organic waste, can be an effective educational tool for promoting environmental awareness and encouraging students to engage in sustainable practices Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Zacarkim; Banca: Carlos Eduardo Zacarkim (Presidente da Banca), Alexssandro Geferson Becker e Yara Moretto; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 30/06/2025; Inclui referências; Área de concentração: Engenharia e Tecnologia de Recursos Naturais

2025-01-01T00:00:00Z