https://hdl.handle.net/1884/76246 2026-04-25T22:14:27Z https://hdl.handle.net/1884/95385 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 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 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 https://hdl.handle.net/1884/99332 Avaliação das zeólitas 13X e 5A para recuperação de hidrogênio do gás de síntese da reforma a seco do biogás pelo processo de adsorção com modulação de pressão Resumo: O H2 tem ganhado destaque como um vetor energético essencial na transição para fontes mais limpas e sustentáveis. Suas aplicações abrangem desde a indústria química e o refino de petróleo até a geração de energia em células a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), que exigem hidrogênio de alta pureza, com teores de CO e CO2 inferiores a 0,00002 % e 0,0002 % respectivamente, conforme normas ISO e SAE, devido à sensibilidade de seus catalisadores. Entre as rotas de produção de H2, a reforma a seco do metano se mostra promissora por empregar CH4 e CO2 — ambos gases de efeito estufa — como reagentes. Essa reação, na presença de catalisadores, gera o gás de síntese (syngas), uma mistura composta principalmente por H2 e CO, além de traços de CH4 e CO2. No entanto, o syngas precisa ser purificado para aplicações mais nobres, sendo a Adsorção por Modulação de Pressão (AMP) surge como uma técnica eficiente e seletiva para a purificação de H2, utilizando materiais sólidos como adsorventes para remover contaminantes. Neste estudo, foram avaliadas duas zeólitas comerciais, 13X e 5A, quanto à sua eficiência na recuperação de H2 do syngas. As zeólitas comerciais foram caracterizadas por meio das seguintes técnicas analíticas: BET/BJH, DRX, MEV/EDS, FTIR, TGA, TPD. Para os ensaios de desempenho adsortivo, foi realizada a curva de ruptura a 25°C e pressão atmosférica. A partir dos resultados, a zeólita que apresentou a maior capacidade de adsorção foi selecionada para os experimentos na unidade AMP. Nessa etapa, foram avaliadas diferentes condições operacionais, variando-se a vazão do gás (10, 20 e 30 mL.s-1) e a pressão do sistema (2, 4 e 5bar). As análises de caracterização revelaram que ambas as zeólitas possuem elevada área superficial: 394,2 m2 .g-1 para a 13X e 917,2 m2.g -1 para a 5A, além de volumes de poros de 0,116 cm3 .g-1 e 0,767 cm3 .g-1, respectivamente. As razões Si/Al, obtidas por EDS, foram de 1,32 para a 13X e 1,08 para a 5A, compatíveis com os valores descritos na literatura. A análise de TPD indicou a presença de sítios ácidos e básicos em ambas as zeólitas, com predominância de sítios básicos na 13X e maior presença de sítios ácidos na 5A, nas quais favorecem a adsorção de gases com propriedades básicas como o CO. Nos ensaios de curvas de ruptura, a zeólita 5A apresentou melhor desempenho, com maior tempo de ruptura (14,1 min) e capacidade de adsorção (0,3279 mg.g-1) em relação à 13X (7,26 min e 0,1654 mg.g-1). Ensaios na unidade AMP, variando as pressões e vazões operacionais, mostraram que o aumento da pressão favorece a purificação, enquanto altas vazões tendem a reduzir a eficiência do processo, sendo necessário um ajuste entre pressão, vazão e tempos de ciclo. Constatouse que, nas condições de 5 bar e 30 mL.s-1, obteve-se concentrações médias de 99,99 % de H2, evidenciando a eficácia do processo nessas condições. Assim, foi possível concluir que ambas as zeólitas são eficientes na remoção de CO, com destaque para 5A, e os resultados ressaltam a importância do planejamento prévio dos parâmetros operacionais para atingir níveis ideais de recuperação de gás e pureza; Abstract: Hydrogen (H2) has gained prominence as a key energy carrier in the transition toward cleaner and more sustainable energy sources. Its applications range from the chemical industry and petroleum refining to power generation in Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cells, that require high purity hydrogen, with CO and CO2 levels lower than 0.00002 and 0,0002 % respectively, according to ISO and SAE standards, due to the sensitivity of their catalysts. Among the hydrogen production routes, dry methane reforming stands out as a promising alternative, as it uses CH4 and CO2—both greenhouse gases—as reactants. This reaction, in the presence of catalysts, produces synthesis gas (syngas), a mixture mainly composed of H2 and CO, along with traces of CH4 and CO2. However, syngas must be purified for higher-value applications, and Pressure Swing Adsorption (PSA) emerges as an efficient and selective technique for hydrogen purification, using solid materials as adsorbents to remove contaminants. In this study, two commercial zeolites, 13X and 5A, were evaluated for their efficiency in H2 recovery from syngas. The materials were characterized using the following analytical techniques: BET/BJH, XRD, SEM/EDS, FTIR, TGA, and TPD. For the adsorption performance tests, breakthrough curves were obtained at 25°C and atmospheric pressure. Based on the results, the zeolite with the highest adsorption capacity was selected for further experiments in the PSA unit. In this stage, different operating conditions were assessed by varying gas flow rates (10, 20, and 30 mL.s-1) and system pressure (2, 4, and 5 bar). Characterization analyses revealed high surface areas for both zeolites: 394.2 m2 .g-1 for 13X and 917.2 m2 .g-1 for 5A, along with pore volumes of 0.116 cm3 .g-1 and 0.767 cm3 .g-1 , respectively. The Si/Al ratios, obtained by EDS, were 1.32 for 13X and 1.08 for 5A, consistent with values reported in the literature. TPD analysis indicated the presence of both acidic and basic sites in the zeolites, with a predominance of basic sites in 13X and more acidic sites in 5A, favoring the adsorption of basic gases such as CO. In the breakthrough curve experiments, zeolite 5A showed better performance, with a longer breakthrough time (14.1 min) and higher adsorption capacity (0.3276 mg.g-1), compared to 13X (7.26 min and 0.1654 mg.g-1). Tests in the PSA unit under varying pressures and flow rates demonstrated that increasing pressure enhances purification, while higher flow rates tend to reduce efficiency, requiring fine-tuning of pressure, flow, and cycle times. Under the conditions of 5 bar and 30 mL.s-1, average hydrogen concentrations of 99.99 % were achieved, confirming the effectiveness of the process. In conclusion, both zeolites proved effective in CO removal, with 5A showing superior performance, and the results underscore the importance of prior operational parameter planning to achieve optimal gas recovery and purity levels Orientador: Prof. Dr. Helton José Alves; Coorientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Borba; Banca: Helton José Alves (Presidente da Banca), Marcos Lúcio Corazza, Thiago Fernandes de Aquino e Mauricio Romani; Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 29/08/2025; Inclui referências; Área de concentração: 2025-01-01T00:00:00Z