https://hdl.handle.net/1884/76244 Thu, 23 Apr 2026 11:41:40 GMT 2026-04-23T11:41:40Z https://hdl.handle.net/1884/95692 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 Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/95692 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/98607 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 Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/98607 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/98361 Macroinvertebrados bentônicos e biomonitoramento : variações espaço-temporais e abordagens cienciométricas no contexto da diversidade biológica e bioeconomia Resumo: O conjunto de estudos reunidos explora sob diferentes abordagens, o papel dos macroinvertebrados bentônicos como bioindicadores na avaliação da qualidade ambiental de ecossistemas aquáticos, com ênfase em sua aplicação no contexto da bioeconomia, sustentabilidade e gestão ambiental. O primeiro artigo apresenta uma análise cienciometrica abrangente da produção científica internacional entre 2000 e 2024, destacando a crescente importância do uso de macroinvertebrados na bioavaliação ambiental. A pesquisa revela um crescimento significativo no número de publicações a partir de 2010, com concentração em periódicos de alto impacto como Ecological Indicators e Water. Os Estados Unidos, China e Reino Unido lideraram a produção, enquanto Wood P. J. e Callisto M. se destacam como os autores referência no campo. A análise das palavras-chave mostra que os estudos têm se expandido para incluir temas emergentes, como mudanças climáticas, uso do solo, poluição e sustentabilidade, tendo ainda haja uma lacuna clara na integração entre os macroinvertebrados, valoração econômica e a bioeconomia. O segundo artigo, de natureza aplicada, investiga a influência do uso do solo e das características da paisagem na estrutura das comunidades de macroinvertebrados em 18 riachos distribuídos nas bacias hidrográficas dos rios do Iguaçu, Piquiri e Ivaí, no estado do Paraná. A partir de coletas sazonais realizadas entre 2017 e 2018, foi possível identificar que riachos urbanos apresentaram maior abundância, porém menor riqueza de espécies, enquanto riachos minimamente impactados mostraram maior diversidade. A análise de componentes principais revelou que fatores como proximidade geográfica, variáveis ambientais e comunidade histórica influenciam significativamente a estrutura das metacomunidades aquáticas. A presença dominante de Chironomidae e a sensibilidade dos grupos EPT (Ephemeroptera, Plecoptera e Trichoptera) reforçam a eficiência dos macroinvertebrados como indicadores de integridade ecológica. O terceiro artigo avaliou a diversidade beta de macroinvertebrados bentônicos em 18 riachos do Paraná, considerando abordagens espacial, temporal e espaço-temporal. O objetivo foi identificar se a variação entre as comunidades foi derivada da substituição de espécies ou diferença de riqueza. A abordagem espaço-temporal foi a mais eficaz, e a diferença de riqueza se destacou como principal atributo. Fatores como temperatura da água, condutividade elétrica e cobertura florestal influenciaram a composição das comunidades. Os resultados reforçam a importância da vegetação ripária e das condições locais para a conservação da biodiversidade aquática. Em conjunto, os três estudos demonstram a versatilidade dos macroinvertebrados bentônicos como indicadores biológicos e sua relevância para estratégias de monitoramento ambiental, que visam a conservação da biodiversidade como serviço ecossistêmico de modo a promover o uso da terra de forma mais integrada e sustentável; Abstract: The collected studies use different approaches to investigate the role of benthic macroinvertebrates as bioindicators in assessing the environmental quality of aquatic ecosystems, focusing on their application in the context of bioeconomy, sustainability and environmental management. In the first article, a comprehensive scientometric analysis of international scientific production between 2000 and 2024 is presented, highlighting the growing importance of the use of macroinvertebrates in environmental bioassessment. The study shows that the number of publications has increased significantly since 2010, with a concentration in high-impact journals such as Ecological Indicators and Water. The United States, China and the United Kingdom led the way in production, while Wood P. J. and Callisto M. stand out as leading authors in the field. Keyword analysis shows that studies have expanded to include emerging topics such as climate change, land use, pollution and sustainability, although there is still a clear gap in the integration of macroinvertebrates, economic valuation and the bioeconomy. The second article, which has an applied nature, investigates the influence of land use and landscape characteristics on the structure of macroinvertebrate communities in 18 streams in the Iguaçu, Piquiri and Ivaí river basins in the state of Paraná. Seasonal sampling conducted between 2017 and 2018 revealed that urban sections had greater abundance but lower species richness, while minimally impacted streams had greater diversity. A principal components analysis revealed that factors such as geographic proximity, environmental change, and historical community significantly influence aquatic metacommunity structure. The dominant presence of Chironomidae and the sensitivity of EPT groups (Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera) underpin the effectiveness of macroinvertebrates as indicators of ecological integrity. In the third article, the beta diversity of benthic macroinvertebrates in 18 streams in Paraná was assessed considering spatial, temporal and spatiotemporal approaches. The aim was to determine whether differences among communities were due to species exchange or differences in richness. The spatio-temporal approach was the most effective, and differences in species richness were the most important feature. Factors such as water temperature, electrical conductivity and forest cover influenced community composition. The results emphasize the importance of riparian vegetation and local conditions for the conservation of aquatic biodiversity. Taken together, the three studies demonstrate the affinity of benthic macroinvertebrates as biological indicators and their importance for environmental monitoring strategies aimed at conserving biodiversity as an ecosystem service to promote more integrated and sustainable land use Orientador(a): Prof(a). Dr(a). Yara Moretto; Coorientador(a): Prof(a). Dr(a). Rosilene Luciana Delariva; Banca: Yara Moretto (Presidente da Banca), Lucíola Thais Baldan, Lilian Dena dos Santos, Andréia Isaac, Alexandre Leandro Pereira e Rosilene Luciana Delariva; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 26/06/2025; Inclui referências Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/98361 2025-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/98952 Impactos da aplicação a longo prazo de águas residuárias da suinocultura na qualidade do solo e no desempenho nutricional de culturas agrícolas Resumo: O manejo inadequado de Água Residuária da Suinocultura (ARS) pode causar impactos negativos, e ainda há poucos estudos sobre os efeitos da aplicação prolongada da ARS no solo e nas plantas, especialmente quanto à dinâmica de nutrientes e metais pesados. O presente estudo avaliou os efeitos da aplicação contínua de ARS ao longo de nove anos sobre a qualidade química e orgânica do solo, bem como sobre a composição nutricional das culturas de soja, milho e aveia. Foram testados três tipos de ARS em doses crescentes (0, 100, 200 e 300 m³.ha-¹), com e sem adubação mineral, em um sistema experimental. As análises multivariadas (PCA e PERMANOVA) revelaram que as maiores doses de ARS promoveram aumento nos teores de matéria orgânica (MO), capacidade de troca catiônica (CTC) e macro e micronutrientes no solo. A ARS bruta foi a mais eficaz na elevação desses parâmetros, especialmente em áreas cultivadas com milho. Entretanto, observou-se interações antagônicas entre cátions, destacando-se a supressão de cálcio (Ca) e magnésio (Mg) pelo excesso de potássio (K). Entre as culturas, a aveia apresentou maior acúmulo foliar de Ca, Mg e P, enquanto o milho favoreceu o acúmulo de MO e nutrientes como N, Cu e Zn no solo. A soja destacou-se por apresentar os maiores valores de Ca, Mg e CTC no solo, especialmente nos tratamentos sem ARS e sem fertilização mineral. Apesar do aumento de Cu e Zn decorrente do uso da ARS, os valores permaneceram abaixo dos limites críticos estabelecidos por normas ambientais, não representando risco imediato de contaminação. Dentre as fontes testadas, a ARS de lagoa de estabilização, na dose de 200 m³.ha-¹, foi a que mais se destacou por equilibrar produtividade agrícola e segurança ambiental. Esses resultados reforçam o potencial da ARS como fonte alternativa de nutrientes, desde que seu uso seja pautado em manejo criterioso e monitoramento contínuo da qualidade do solo; Abstract: The improper management, of Swine Wastewater (SWW) can lead to negative environmental impacts, and there are still few studies on the long-term effects of SWW application on soil and plants, particularly regarding nutrient and heavy metal dynamics. This study evaluated the effects of continuous application of SWW over a nine years on the chemical and organic quality of the soil, as well as on the nutritional composition of soybean, maize, and oat crops. Three types of SWW were tested at increasing doses (0, 100, 200, and 300 m³.ha-¹), with and without mineral fertilization, in an experimental system. Multivariate analyses (PCA and PERMANOVA) revealed that the higher SWW doses increased soil organic matter (OM), cation exchange capacity (CEC), and macro- and micronutrient contents. Raw SWW was the most effective in enhancing these parameters, especially in areas cultivated with maize. However, antagonistic interactions between cations were observed, particularly the suppression of calcium (Ca) and magnesium (Mg) due to excess potassium (K). Among the crops, oat showed the highest foliar accumulation of Ca, Mg, and P, while maize favored the accumulation of OM and nutrients such as N, Cu, and Zn in the soil. Soybean stood out for presenting the highest levels of Ca, Mg, and CEC in the soil, especially in treatments without SWW and mineral fertilization. Despite the increase in Cu and Zn due to SWW use, the levels remained below the critical limits established by environmental regulations, posing no immediate contamination risk. Among the sources tested, lagoon-stabilized SWW at 200 m³.ha-¹ was the most effective in balancing agricultural productivity and environmental safety. These findings highlight the potential of SWW as an alternative nutrient source, provided its application is based on careful management and continuous soil quality monitoring Orientador: Prof. Dr. Silvio César Sampaio; Banca: Silvio César Sampaio (Presidente da Banca), Monica Sarolli Silva de Mendonça Costa, Marcelo Bortoli, Ralpho Rinaldo dos Reis e Jiam Pires Frigo; Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Tecnologia Ambiental. Defesa : Palotina, 11/07/2025; Inclui referências Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT https://hdl.handle.net/1884/98952 2025-01-01T00:00:00Z