https://hdl.handle.net/1884/72037 2026-08-13T09:43:31Z https://hdl.handle.net/1884/106840 Diagnóstico de biodigestor de lagoa coberta em indústria amilácea da região oeste do Paraná : um estudo de caso Resumo: O avanço da industrialização e da agroindústria tem intensificado a geração de resíduos e efluentes com elevada carga orgânica, os quais podem ser aproveitados energeticamente por meio da digestão anaeróbia. Esse processo converte matéria orgânica em biogás, um combustível renovável composto principalmente por metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2), com potencial para complementar a matriz energética industrial. No Brasil, o setor agroindustrial apresenta elevado potencial para esse aproveitamento, especialmente em indústrias amiláceas, que geram grandes volumes de efluentes passíveis de valorização energética. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial energético dos efluentes de uma indústria amilácea localizada no Oeste do Paraná, a partir da caracterização do sistema de biodigestão anaeróbia e da composição do biogás produzido. O estudo foi realizado em uma unidade industrial que utiliza Biodigestores de lagoa coberta para o tratamento de resíduos oriundos do processamento de mandioca e milho. Foram realizadas coletas de biogás diretamente na planta industrial, seguidas de análises cromatográficas, possibilitando a identificação dos principais gases presentes, com ênfase no metano e no dióxido de carbono. Além disso, foram analisados aspectos relacionados ao efluente e ao digestato, buscando correlacionar parâmetros operacionais com a composição do biogás e seu potencial energético. Os resultados permitiram discutir a viabilidade do uso do biogás como fonte energética complementar e seu potencial de valorização para produção de biometano, contribuindo para a otimização energética, redução do uso de biomassa e fortalecimento da sustentabilidade no setor agroindustrial. Os resultados obtidos indicaram redução da fração orgânica biodegradável ao longo do processo de digestão anaeróbia, evidenciada pela diminuição dos sólidos voláteis, além da manutenção de condições operacionais compatíveis com a produção de biogás. As análises cromatográficas confirmaram concentrações de metano compatíveis com seu aproveitamento energético e com potencial para purificação visando à produção de biometano; Abstract: The advancement of industrialization and agribusiness has intensified the generation of residues and effluents with high organic loads, which can be energetically utilized through anaerobic digestion. This process converts organic matter into biogas, a renewable fuel mainly composed of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2), with the potential to complement the industrial energy matrix. In Brazil, the agro-industrial sector presents significant potential for this application, particularly in starchprocessing industries, which generate large volumes of effluents suitable for energy recovery. In this context, the objective of this study was to evaluate the energy potential of effluents from a starch-processing industry located in Western Paraná, Brazil, through the characterization of the anaerobic digestion system and the composition of the produced biogas. The study was carried out in an industrial facility employing Packed-Bed Anaerobic Digesters (PBAD) for the treatment of residues generated from cassava and corn processing. Biogas samples were collected directly from the industrial plant and subsequently analyzed by gas chromatography, enabling the identification of the main gaseous constituents, with emphasis on methane and carbon dioxide. Additionally, aspects related to the effluent and digestate were investigated in order to correlate operational parameters with biogas composition and its energy potential. The results allowed the discussion of the feasibility of using biogas as a complementary energy source and its upgrading potential for biomethane production, contributing to energy optimization, reduction in biomass consumption, and the strengthening of sustainability practices within the agro-industrial sector. The results indicated a reduction in the biodegradable organic fraction throughout the anaerobic digestion process, evidenced by the decrease in volatile solids, while maintaining operational conditions favorable for biogas production. Gas chromatographic analyses confirmed methane concentrations suitable for energy recovery and with potential for upgrading to biomethane Orientadora: Profa. Dra. Dilcemara Cristina Zenatti; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Energia; Inclui referências 2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/106839 Determinação do potencial bioquímico de biogás e metano de Iodo centrifugado de agroindústria Resumo: O crescimento da agroindústria resulta no aumento da geração de efluentes e resíduos com alto teor orgânico, para mitigar os impactos ambientais causados por este passivo e promover uma recuperação energética em forma de biogás, a digestão anaeróbia surge como uma rota tecnológica promissora. Diante disso, o objetivo do estudo foi avaliar o Potencial Bioquímico de Biogás e o Potencial Bioquímico de Metano do lodo centrifugado proveniente do tratamento de efluente da indústria de abate e processamento de aves e peixes em biorreator de bancada, analisando a viabilidade do processo e a melhor relação de inóculo:substrato para geração de metano, utilizando lodo centrifugado como substrato. A metodologia envolveu experimentos conduzidos no Laboratório de Produção de Biocombustíveis da Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina. Utilizou-se lodo centrifugado coletado em uma agroindústria local e um inóculo anaeróbio aclimatado e enriquecido, composto por misturas de digestores de laticínios, águas residuárias de suinocultura e esterco fresco de gado leiteiro. Os ensaios ocorreram em biorreatores de batelada de 250 mL sob temperatura mesofílica de 37,5 °C e agitação de 80 rpm, contendo 50 ml de inóculo e 50 ml de água destilada. Foram adicionados aos reatores a massa equivalente de lodo centrifugado para as proporções de 2,48:1, 3,74:1 e 5,35:1 de inóculo:substrato, denominados misturas A, B e C respectivamente, calculadas a partir dos SV de cada componente, sendo também realizados controles positivo, utilizando celulose microcristalina e negativo, com apenas inóculo. Foram realizadas análises físico-químicas iniciais e finais de pH, série de sólidos, alcalinidade, ácidos voláteis, nitrogênio, demanda química de oxigênio e óleos e graxas. Os resultados indicaram que o lodo centrifugado possui elevado teor orgânico, constituído por 462,62 g/kg de sólidos voláteis, representando 93,04% dos sólidos totais. A mistura A obteve o desempenho superior do estudo, alcançando eficiências de remoção de 40,98% para sólidos voláteis, 77,28% para demanda química de oxigênio e 26,03% para óleos e graxas. Essa mistura gerou um Potencial Bioquímico de Biogás de 899,73 NmL·gSV ¹ e ? Potencial Bioquímico de Metano de 491,20 NmL·gSV ¹. As misturas B e C apresentaram ? reduções expressivas nos rendimentos, causadas pela subutilização da carga orgânica inicial e predominância da atividade endógena do inóculo. O aproveitamento energético por combustão do biogás produzido pela mistura A estimou um Poder Calorífico Inferior de 17,47 kJ/gSV. Conclui-se que o lodo centrifugado apresenta expressivo valor energético latente para a geração de bioenergia e metano dentro de uma estrutura de economia circular, contudo, a maximização de sua conversão biológica eficiente exige o manejo rigoroso das proporções operacionais entre inóculo e substrato; Abstract: The growth of agroindustry results in the increase of the generation of effluents and waste with high organic content, to mitigate the environmental impacts caused by this liability and promote an energy recovery in the form of biogas, anaerobic digestion emerges as a promising technological route. In view of this, the objective of the study was to evaluate the Biochemical Biogas Potential and the Biochemical Methane Potential of the centrifuged sludge from the effluent treatment of the poultry and fish slaughtering and processing industry in a bench bioreactor, analyzing the feasibility of the process and the best inoculum:substrate ratio for methane generation, using centrifuged sludge as substrate. The methodology involved experiments conducted at the Biofuels Production Laboratory of the Federal University of Paraná, Palotina Sector. Centrifuged sludge collected from a local agroindustry and an acclimated and enriched anaerobic inoculum were used, composed of mixtures of dairy digesters, swine wastewater and fresh dairy cattle manure. The assays occurred in 250 mL batch bioreactors under mesophilic temperature of 37.5 °C and agitation of 80 rpm, containing 50 mL of inoculum and 50 mL of distilled water. The equivalent mass of centrifuged sludge was added to the reactors for the proportions of 2.48:1, 3.74:1 and 5.35:1 of inoculum:substrate, denominated mixtures A, B and C respectively, calculated from the SV of each component, with positive control using microcrystalline cellulose and negative control with only inoculum also being performed. Initial and final physicochemical analyses of pH, solids series, alkalinity, volatile acids, nitrogen, chemical oxygen demand and oils and grease were performed. The results indicated that the centrifuged sludge has high organic content, constituted by 462.62 g/kg of volatile solids, representing 93.04% of the total solids. Mixture A obtained the superior performance of the study, reaching removal efficiencies of 40.98% for volatile solids, 77.28% for chemical oxygen demand and 26.03% for oils and grease. This mixture generated a Biochemical Biogas Potential of 899.73 NmL·gSV ¹ and a Biochemical ? Methane Potential of 491.20 NmL·gSV ¹. Mixtures B and C presented expressive ? reductions in yields, caused by the underutilization of the initial organic load and predominance of the endogenous activity of the inoculum. The energy recovery by combustion of the biogas produced by mixture A estimated a Lower Heating Value of 17.47 kJ/gSV. It is concluded that the centrifuged sludge presents an expressive latent energy value for the generation of bioenergy and methane within a circular economy framework, however, the maximization of its efficient biological conversion requires strict management of the operational proportions between inoculum and substrate Orientador: Prof. Dr. Joel Gustavo Teleken; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Energia; Inclui referências 2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/106838 Queijos finos artesanais : caracterização de variedades e identidades de queijarias integrantes do Projeto do Biopark Resumo: Identifica-se neste trabalho a caracterização de queijos finos artesanais produzidos pelas nove queijarias integrantes do Projeto Biopark, localizado no município de Toledo, região Oeste do Paraná, Brasil. O objetivo geral foi identificar e caracterizar as variedades de queijos finos produzidas, com ênfase nas transformações bioquímicas e microbiológicas envolvidas na maturação, bem como na compatibilidade entre inovação biotecnológica e autenticidade artesanal conforme legislação brasileira atualizada. A metodologia adotou abordagem qualitativa documental, coletando informações de fontes públicas, regulamentações federais e estaduais, e documentos institucionais do projeto, no período de janeiro a junho de 2026. Os resultados demonstram a existência de 27 variedades únicas de queijos finos distribuídas em sete categorias tecnológicas, com predominância de queijos de casca florida inoculados com Penicillium camemberti e Geotrichum candidum. Identificou-se que os estabelecimentos Biopark mantêm padrões de qualidade do leite significativamente superiores aos limites legais estabelecidos (contagem de células somáticas = 400.000 células/mL; contagem bacteriana total = 100.000 UFC/mL), garantindo desenvolvimento adequado dos microrganismos e enzimas biotecnológicas essenciais à produção de queijos finos. Destaca-se a identificação de dez "criações regionais" (produtos autorais) que se enquadram na categoria de inovação regional reconhecida pela Portaria MAPA nº 531/2022, permitindo certificação diferenciada e agregação de valor. Conclui-se que o Projeto Biopark representa modelo de excelência técnica em queijaria artesanal fina, demonstrando compatibilidade integral entre uso sofisticado de insumos biotecnológicos modernos e autenticidade artesanal, sob marco regulatório contemporâneo que reconhece e legitima produtos inovadores de identidade territorial; Abstract: This study identifies and characterizes fine artisanal cheeses produced by nine dairy farms that are part of the Biopark Project, located in the municipality of Toledo, in the Western region of Paraná State, Brazil. The main objective was to identify and characterize the varieties of fine cheeses produced, with emphasis on the biochemical and microbiological transformations involved in maturation, as well as on the compatibility between biotechnological innovation and artisanal authenticity according to updated Brazilian legislation. The methodology adopted a qualitative documentary approach, collecting information from public sources, federal and state regulations, and institutional documents of the project, during the period from January to June 2026. The results demonstrate the existence of 27 unique varieties of fine cheeses distributed into seven technological categories, with predominance of white-rind cheeses inoculated with Penicillium camemberti and Geotrichum candidum. It was identified that Biopark establishments maintain milk quality standards significantly superior to the legal limits established (somatic cell count = 400,000 cells/mL; total bacterial count = 100,000 CFU/mL), ensuring adequate development of microorganisms and biotechnological enzymes essential for fine cheese production. The identification of ten "regional creations" (auteur products) is highlighted, which fall within the category of regional innovation recognized by MAPA Ordinance nº 531/2022, allowing differentiated certification and value aggregation. It is concluded that the Biopark Project represents a model of technical excellence in fine artisanal cheesemaking, demonstrating complete compatibility between sophisticated use of modern biotechnological inputs and artisanal authenticity, under a contemporary regulatory framework that recognizes and legitimizes innovative products with territorial identity Orientadora: Tania Sila Campioni Magon; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia; Inclui referências 2026-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/106837 Simulação computacional da interação de aminoácidos com óxido de grafeno Resumo: O óxido de grafeno (OG) é um nanomaterial que vem sendo amplamente estudado devido às suas características físico-químicas e pela possibilidade de interação com biomoléculas. Os aminoácidos, entre essas biomoléculas, despertam um interesse especial por serem unidades estruturais das proteínas e por sua participação em vários processos biológicos. Entender como os aminoácidos interagem com os óxidos de grafeno pode ajudar a criar materiais para biotecnologia, sensores e sistemas de adsorção. O objetivo deste estudo foi investigar, por meio de simulações computacionais, a interação entre aminoácidos e óxido de grafeno em várias condições de solvatação. As interações do óxido de grafeno nas conformações cis e trans com os aminoácidos alanina, cisteína, fenilalanina, prolina e triptofano foram analisadas. Os cálculos foram realizados utilizando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), com o funcional B3LYP e a base 6-31G+(d,p). O modelo IEFPCM incorporou implicitamente os efeitos de solvatação para água, DMSO, benzeno e heptano, bem como para simulações em vácuo. Os resultados indicaram que os solventes polares, particularmente a água, ofereceram uma estabilização energética superior dos sistemas em relação aos solventes apolares. Em termos gerais, os complexos com a conformação trans do óxido de grafeno mostraram uma estabilidade relativa maior em comparação àqueles com conformação cis. As geometrias otimizadas sugeriram que as interações são majoritariamente controladas por ligações de hidrogênio entre os grupos hidroxila do óxido de grafeno e grupos carboxila dos aminoácidos. Por fim, conclui-se que tanto a conformação estrutural do óxido de grafeno quanto o ambiente de solvatação têm um impacto significativo na estabilidade dos complexos formados. A conformação trans e os meios polares são as condições mais favoráveis para a interação com os aminoácidos analisados; Abstract: Graphene oxide (GO) is a nanomaterial that has attracted considerable attention due to its physicochemical properties and its ability to interact with biomolecules. Among these biomolecules, amino acids are of particular interest because they are the fundamental building blocks of proteins and play essential roles in numerous biological processes. Understanding the interactions between amino acids and graphene oxide may contribute to the development of novel materials for biotechnology, sensing applications, and adsorption systems. The aim of this study was to investigate, through computational simulations, the interaction between amino acids and graphene oxide under different solvation conditions. Interactions between cis and trans graphene oxide conformations and the amino acids alanine, cysteine, phenylalanine, proline, and tryptophan were evaluated. Calculations were performed using Density Functional Theory (DFT) with the B3LYP functional and the 6-31G+(d,p) basis set. Solvation effects were implicitly incorporated through the IEFPCM model for water, dimethyl sulfoxide (DMSO), benzene, and heptane, as well as under vacuum conditions. The results showed that polar solvents, particularly water, provided greater energetic stabilization of the systems compared with nonpolar solvents. Overall, complexes involving the trans conformation of graphene oxide exhibited higher relative stability than those containing the cis conformation. Optimized geometries indicated that the interactions were predominantly governed by hydrogen bonding between hydroxyl groups of graphene oxide and carboxyl groups of amino acids. In conclusion, both the structural conformation of graphene oxide and the solvation environment significantly influence the stability of the resulting complexes. The trans conformation and polar media represent the most favorable conditions for interaction with the amino acids investigated Orientador: Prof. Dr. Isac G. Rosset; Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Curso de Graduação em Ciências Exatas com Habilitação em Química; Inclui referências 2026-01-01T00:00:00Z