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IÊSA MATOS LIMA
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UMA ABORDAGEM DE DOCKING E DINÂMICA MOLECULAR POR ETAPAS PARA A PRODUÇÃO ENZIMÁTICA DE BIODIESEL UTILIZANDO COMBOLIPASES DE Candida antarcticaCOMO BIOCATALISADORES
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Data: Feb 24, 2025
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O biodiesel destaca-se por suas vantagens ambientais, como emissões reduzidas de monóxido de carbono e material particulado em comparação com o diesel. Para aprimorar a eficiência na produção de biodiesel, é essencial realizar um estudo teórico por meio de modelagem molecular, visando a redução de custos associados a experimentos e reagentes. Nesse contexto, uma simulação de docking molecular foi conduzida, baseando-se em reações de esterificação, estimativa do grau de síntese e estudo in sílico com preparação de ligantes e proteínas. Os resultados revelaram a presença da conformação de ataque próximo (NAC) em reações de hidrólise por biocatálise mista entre o substrato e duas lipases: CALA e CALB. Com uma energia livre de -8,5 kcal/mol e um RMSD de 1,54 Å, a pose de melhor estabilidade demonstrou fortes interações com o ácido oleico, indicando a participação de resíduos específicos (Ser 184, His 366 e Asp 334) para a lipase CALA e (Asp 187, His 224 e Ser 105) para a CALB. As simulações de dinâmica molecular corroboraram uma notável estabilidade, sugerindo que as conformações de acoplamento selecionadas permitiram a ocorrência da reação sem obstáculos. Em ambos os cenários, os resultados foram moderados e ligeiramente aproximados, indicando que as enzimas comerciais, CALA e CALB apresentam bom desempenho com etanol, sendo a interação mais destacada com o ácido oleico observada na CALA. A análise do gráfico de Ramachandran revelou que 92,7% dos resíduos estavam em regiões favoráveis, 1,5% em regiões generosamente permitidas e 0,4% em regiões desfavoráveis. Este estudo bem-sucedido modelou as interações entre as combolipases de Candida antarctica como biocatalisadores e potenciais substratos para uso na produção de biodiesel. No entanto, ressalta-se que o tipo de ácido carboxílico utilizado exerce significativa influência no desempenho das enzimas, evidenciando-se através da aproximação entre a carbonila do ácido e os resíduos favoráveis das lipases, bem como interações hidrofóbicas do tipo alquila com outros resíduos, foram observados.
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THAMARA KELY DE SOUSA FERNANDES
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A INFLUÊNCIA CLIMÁTICA E A PREVISÃO EPIDEMIOLÓGICA DOS CASOS DE DENGUE EM CIDADES DO CEARÁ.
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Data: Feb 24, 2025
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Este estudo epidemiológico é do tipo ecológico, de abordagem quantitativa e descritiva de série temporal. O presente trabalho tem o objetivo de investigar a influência do clima na variabilidade interanual do número de casos de dengue e prever situações epidemiológicas em áreas urbanas, de clima tropical semi-árido, no Ceará. Para isso, utilizou-se diversos modelos de regressão linear de mínimos quadrados ordinário baseados nas variáveis meteorológicas (precipitação e temperatura) com correlações mais significativas com a ocorrência de casos de dengue. As correlações amostrais foram calculadas para associações sem lag e com lag de 1 a 3 meses, a fim de verificar a influência da defasagem temporal entre os dados climáticos e os dados de dengue. Dos resultados extrai-se que a temperatura mínima com defasagem de 3 meses foi a variável que mais influenciou o número de casos de dengue, participando como variável preditora mais significativa em 6 das 12 cidades analisadas no estudo. Outro achado interessante é que o modelo de calibrado para Fortaleza foi o que apresentou melhor qualidade entre os demais municípios, com um SRMSE de ~0,799. Juazeiro do Norte, Tianguá e Sobral foram as cidades em que nenhuma das variáveis preditoras possuíam correlação com significância estatística. Com isso, pode-se concluir que a relação entre variáveis climáticas e a incidência de dengue varia entre os municípios, não tendo um padrão bem definido de influência, podendo indicar que o clima sozinho não explica a variabilidade interanual do número de casos de dengue, outros fatores como urbanização, diminuição da vegetação e a expansão populacional podem modular/influenciar a incidência da dengue. Adicionalmente pode-se ainda concluir que modelos mais simples, baseados em variáveis significativas, apresentaram melhor desempenho. Em alguns casos, a previsão capturou bem as tendências sazonais da dengue, mas houve limitações como superestimação e subestimação em certos períodos.
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MATHEUS CARVALHO DE SOUZA
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DETECTOR DE HARMÔNICO BASEADO EM ESTRUTURA SOGIFLL NÃO-LINEAR CASCATEADO
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Advisor : HERMINIO MIGUEL DE OLIVEIRA FILHO
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Data: Feb 28, 2025
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ISABELLY SILVEIRA FREITAS
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Produção de hidrogênio a partir de boro hidreto de sódio utilizando resíduo de casca de coco verde como catalisador
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Data: Mar 12, 2025
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demanda crescente por fontes de energia renováveis tem impulsionado pesquisas sobre o aproveitamento sustentável de biomassas residuais. Nesse contexto, a casca de coco verde tem se destacado como matéria-prima promissora para a produção de materiais de alto valor agregado e geração de energia. Para compreender o avanço desse campo, foi realizada uma análise bibliométrica de publicações científicas indexadas na base de dados Web of Science, abrangendo o período de 2000 a 2024. Foram identificadas 1.211 publicações, destacando o aumento significativo no interesse pela valorização dessa biomassa desde 2017. Países como Índia, China e Brasil lideram as pesquisas na área, com foco na conversão química, produção de carvão ativado e aplicação em adsorção de contaminantes. A análise revelou que os principais temas estratégicos incluem o desenvolvimento de descobertas a partir da biomassa e sua aplicação na geração de energia sustentável. Com base nesses avanços, este estudo objetivou o desenvolvimento de um desenvolvimento sustentável a partir da casca do coco verde (GCF) para a produção de hidrogênio via hidrólise do borohidreto de sódio (NaBH₄). A especialização do estudo foi otimizada por meio do método de Taguchi, variando condições como temperatura, concentração de reagentes e quantidade de estudos. O material foi caracterizado por Análise Termogravimétrica (TGA), Difração de Raios-X (XRD), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), confirmando sua estrutura porosa e a presença de sítios catalíticos ativos. A melhor condição reacional foi obtida com 300 mg de GCF-C, 750 mg de NaBH₄, temperatura de 50 °C e melhoria de 120 rpm. Uma análise cinética demonstrou que as tendências foram significativamente voltadas para a barreira energética, apresentando uma energia de ativação de 28,95 kJ.mol⁻¹ e uma taxa de produção de hidrogênio linear e estável. O fator mais influente na eficiência do processo foi a concentração de NaBH₄, acompanhada pela quantidade de descobertas e pela temperatura da ocorrência. Em comparação com sistemas não catalisados, o GCF-C mostrou um desempenho superior, evidenciando seu potencial como alternativa viável e de baixo custo para a produção de hidrogênio. Os resultados confirmam que a casca de coco verde pode ser utilizada como um suporte eficiente para discussões, promovendo a valorização de resíduos agroindustriais e contribuindo para uma economia circular. Além disso, a utilização desse biocatalisador representa uma abordagem limpa para a geração de hidrogênio, alinhando-se às demandas da transição energética. Estudos futuros devem focar na estabilidade do desenvolvimento em ciclos reacionais sucessivos e na escalabilidade do processo para aplicações industriais.
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MARIA DO SOCORRO PEREIRA COSTA LIMA
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O USO DA BIOINFORMÁTICA COMO FERRAMENTA PARA ANÁLISE DE INTERAÇÕES INTERMOLECULARES EM SISTEMAS BIOLÓGICOS NA GERAÇÃO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS
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Data: Mar 20, 2025
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As ferramentas computacionais desempenham um papel fundamental na análise de interações intermoleculares em sistemas biológicos, particularmente na compreensão dos mecanismos moleculares envolvidos na produção de energia. Este estudo utiliza como alvo para das interações a protease da bactéria Mycobacterium smegmatis (Código 7UUS, no PDB Data Bank) como modelo para investigar a geração de energias alternativas, focando em sua capacidade de produzir hidrogênio de maneira eficiente e sustentável. Por meio de técnicas de modelagem molecular e simulação de dinâmicas moleculares, foram identificadas e caracterizadas proteínas e genes que participam das vias metabólicas da bactéria. Essas ferramentas permitem prever interações intermoleculares, calcular energias de interação, e analisar as conformações e distâncias envolvidas, oferecendo uma compreensão detalhada dos pontos de controle que podem ser otimizados para maximizar a produção de hidrogênio. A bactéria M. smegmatis se destaca por sua habilidade de realizar fotossíntese anaeróbica, utilizando a enzima nitrogenase para converter compostos orgânicos em hidrogênio. Este processo, além de sustentável, é altamente eficiente, pois a bactéria pode utilizar uma ampla variedade de fontes de resíduos como substrato. Adicionalmente, a M. smegmatis apresenta alta eficiência de produção de hidrogênio em uma faixa de pH adequada, o que possibilita sua aplicação em diferentes ambientes. Dessa forma, a utilização desta espécie em sistemas de produção de energia verde emerge como uma alternativa promissora para a redução da dependência de combustíveis fósseis, contribuindo para a mitigação das mudanças climáticas. Este estudo se propõe a aplicar técnicas de bioinformática para analisar as interações intermoleculares associadas à produção de hidrogênio pela bactéria M. smegmatis, com o objetivo de potencializar a geração de energia sustentável.
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FRANCISCO IZAIAS DA SILVA AIRES
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SOLAR-POWERED HYDROGEN PRODUCTION FROM SODIUM BOROHYDRIDE HYDROLYSIS USING SUGARCANE BAGASSE (SACCHARUM OFFICINARUM) AS A CATALYST
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Data: Apr 16, 2025
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A hydrogen generation system based on sodium borohydride hydrolysis (NaBH₄) was developed using catalysts derived from residual biomass, specifically sugarcane bagasse. The successful synthesis of MOB catalysts with high stability was confirmed through characterization techniques, including FTIR, XRD, XRF, TGA, SEM, and GC, which verified positive structural modifications. The Taguchi method was applied to optimize the process and reduce the number of experiments. The factors that statistically contributed the most within the model's confidence range were time (35 minutes), NaBH₄ (750 mg), and MOB (300 mg), with NaBH₄ standing out at 58.87% and the MOB catalyst contributing 27.03% to hydrogen production. Additionally, the integration with a photovoltaic solar energy network demonstrated energy viability, with a total consumption of 614.5 kWh to produce 1.000 mL of H₂. The results show that MOB exhibits superior catalytic performance for NaBH₄ hydrolysis, with excellent economic feasibility. This catalyst is highly promising for practical applications in NaBH₄ hydrolysis.
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KLEZIO SILVA MONTE
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Associação de longo-prazo entre doenças sensíveis ao clima e variáveis climáticas em uma região semiárida tropical
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Data: Apr 17, 2025
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RESUMO
A variabilidade climática pode resultar em aumento da prevalência e da gravidade da asma em crianças e em doenças cardiovasculares (DCVs), mas pouco se sabe sobre os efeitos de longo-prazo desta variabilidade na prevalência de internação por asma, acidente vascular cerebral (AVC) e infarto agudo do miocárdio (IAM) em regiões secas tropicais. Assim, este estudo avaliou a associação entre a tendência de asma, AVC, IAM e de variáveis climáticas (VCs) (2008-2019) em uma grande região semiárida tropical. A área de estudo abrangeu 14 municípios no Semiárido Brasileiro, com populações variando de 35.218 a 2.428.708 habitantes. Inicialmente, foram calculados os componentes de tendência das séries temporais mensais das internações por asma de crianças menores de nove anos, AVC, IAM e as VCs: temperatura do ar, umidade relativa do ar, precipitação e velocidade do vento. Depois, foi analisada a associação entre a tendência das internações por asma, AVC e IAM e das VCs, por meio da aplicação de um modelo aditivo generalizado (GAM). Por fim, foi investigado se as tendências das internações por asma, AVC, IAM e das VCs preditoras de cada município eram crescentes, decrescentes ou insignificantes, aplicando o teste de Mann-Kendall. Na região de estudo, dos 14 municípios estudados, a asma e as DCVs apresentaram associação relevante entre internações, sendo 13 municípios para asma e 14 municípios para DCVs. A asma apresentou tendência decrescente associado por uma tendência de diminuição da velocidade do vento e da umidade relativa do ar e uma tendência de aumento da temperatura do ar, não foi encontrado nenhum padrão para a precipitação. As DCVs apresentaram tendência crescente, sendo 10 municípios para AVC e 12 municípios para IAM, associadas principalmente com uma tendência de aumento da temperatura do ar e, secundariamente, com uma tendência de diminuição da velocidade do vento, não foi encontrado nenhum padrão para a umidade relativa do ar e precipitação. Um clima mais quente e seco, com menor velocidade do vento, reduz a tendência de internações por asma, enquanto que um clima mais quente, com menor velocidade do vento está associado a um aumento da tendência de internações por DCVs em uma região seca tropical. Este estudo demonstra como a análise de séries climáticas e de saúde pode gerar resultados relevantes para a tomada de decisão de gestores e profissionais de saúde na implementação de estratégias de prevenção e manejo das doenças sensíveis ao clima (DSCs), na escala de município, considerando o impacto das mudanças climáticas.
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MIRIELE SOARES OLIVEIRA
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IRRIGAÇÃO COM DÉFICIT HIDRÍCO CONTORLADO ÁGUA DE BAIXO E MODERADO SALINIDADE NO DESEMPENHO AGRONÔMICO DA CULTURA DO AMENDOIM
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Data: Apr 29, 2025
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O amendoim (Arachis hipogaea L.) é considerado uma das oleaginosas mais importantes em nível mundial. As regiões semiáridas como o Nordeste brasileiro são caracterizadas por apresentarem águas salobras e variações pluviométricas no tempo e espaço. Em consequência, frequentemente, o cultivo do amendoim nessas regiões é comprometido devido ao déficit hídrico e ao acúmulo de sais presentes na água de irrigação. Desta forma, objetivou-se avaliar o efeito da irrigação com água de menor e moderada salinidade sob déficit hídrico controlado no cultivo do amendoim. O trabalho foi realizado na Unidade de Produção de Mudas Auroras (UPMA), pertencente à Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira (UNILAB) em Redenção, Ceará, Brasil. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, fazendo uso do esquema fatorial 5 x 2 , com 5 repetições, onde o primeiro fator corresponde a cinco estratégias de irrigação nas fases fenológicas da cultura (EIFF1= déficit hídrico com 50% ETc na fase vegetativa e inicio do florescimento, EIFF2= déficit hídrico com 50% ETc no aparecimento do ginóforo, EIFF3= déficit hídrico com 50% ETc na formação de vagem, EIFF4 = tratamento com 50% da ETc em todo o ciclo da cultura e o EIFF5 = Controle - 100% da ETc em todo o clico da cultura e o segundo fator a duas condutividade elétrica da água de irrigação (CEa: 0,3 e 4,0 dS m-1 ). Aos 85 dias após a semeadura (DAS) foram avaliadas as seguintes variáveis: número de vagens; número de grãos; comprimento e diâmetro do grão; massa da vagem; massa da casca; produtividade e a eficiência do uso da água. A irrigação com água de menor salinidade (0,3 dS m-1 ) associada ao tratamento durante todo o ciclo da cultura do amendoim (EIFF5) proporcionou maior desempenho na produtividade e na eficiência do uso da água. O uso de água de maior salinidade reduziu o comprimento e a massa do grão cultura do amendoim. O déficit hídrico ocasionou perdas na massa dos grãos e menor comprimento de vagem, nas vases de produção e enchimento de grão, a correlação negativa entre produção total e comprimento da vagem (r = -0.38) sugere que vagens mais longas não resultam em maior rendimento, possivelmente devido ao menor enchimento dos grãos.
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VALDILANE SANTOS ALEXANDRE
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IMOBILIZAÇÃO DA LIPASE EVERSA® TRANSFORM 2.0 EM NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS COM APLICAÇÃO NA SÍNTESE DE ÉSTERES: BUTIRATO DE ETILA E BUTIRATO DE METILA.
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Data: May 21, 2025
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Neste estudo, a lipase Eversa® Transform 2.0 foi imobilizada em nanopartículas magnéticas de ferro (Fe3O4) com modificações na superfície destas utilizando γaminopropiltrietoxissilano (APTS) e o glutaraldeído (GLU) como agente ativador para o método de ligação covalente, com o objetivo na aplicação na síntese dos ésteres butirato de metila e butirato de etila. A produção de ésteres nos processos bioquímicos é significativamente importante, especialmente na produção de aromas na indústria alimentícia e fragrâncias no setor de perfumes, cosméticas, em produtos farmacêuticos, pesticidas, para solventes de tintas e vernizes, plastificantes e de bebidas. A imobilização foi realizada na presença de 25 Mm de tampão fosfato de sódio, pH 7, 25 °C, 1h de tempo de contato enzimasuporte e carga enzimática 80 UpNPB.g-1 . O biocatalisador produzido (MN_APTS_GLU_EV) foi caracterizado por Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Termogravimetria (TGA), e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que indicaram a modificação do suporte com APTS e GLU, confirmando a imobilização efetiva da lipase. Condições operacionais e parâmetros foram avaliados durante o processo de síntese dos ésteres: tempo reacional (4, 6, 8, 10 e 12 h) e e estabilidade operacional (14 ciclos consecutivos), sob agitação de 150 rpm a 25 oC, concentração molar de 0,2 mol/L, razão molar de 1:5 para butirato de metila e 1:3 para butirato de etila, e todos as análises foram realizadas na presença do solvente orgânico hexano. As melhores conversões de tempo reacional do biocatalisador para a síntese dos ésteres foram 85% de conversão em 10 horas para o butirato de metila e 80,4% em 8 h de reação para o butirato de etila. Após avaliar o melhor tempo de conversão, foi realizado a estabilidade operacional , em que a conversão máxima de ambos ocorreu logo no início do estudo, em que a produção de butirato de metila foi de 85,8 % no 1° ciclo, e a maior produção de butirato de etila foi de 86,4% também no início do ciclo, além de ter se mostrado dentro da estabilidade esperada estável mesmo após 14 ciclos consecutivos, com ótimo desempenho de reutilização mantendo as coversões em torno de 82 e 84% para ambos os ésteres. Os resultados deste estudo demonstraram bom desempenho para o biocatalisador MN_APTS_GLU_EV na aplicação na síntese dos ésteres butirato de metila e butirato de etila.
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AMANDA MARIA MENESES DUTRA
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Aplicação de Quelantes Bidentados na Remoção de Chumbo em Efluentes: Uma Abordagem Teórica e Sustentável
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Advisor : ALUISIO MARQUES DA FONSECA
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Data: Jul 31, 2025
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Resumo: A utilização de ferramentas computacionais avançadas para a previsão de propriedades físico-químicas e processos moleculares vem se consolidando como uma abordagem estratégica no desenvolvimento de soluções sustentáveis para problemas ambientais. Em pesquisa, há possibilidade de estudo in vivo, no qual é feito experimento em seres vivos, in vitro, em que são feitos experimentos em meio artificial, e in silico, cujo estudo é feito por meio de simulações computacionais. No âmbito das energias e ambiente, as técnicas de simulação computacional se destacam como aliadas na aceleração de pesquisas e inovações, permitindo a análise detalhada de compostos e suas interações com o meio ambiente. Em especial, os agentes quelantes desempenham um papel crucial na remediação de poluentes, como os metais pesados, por serem capazes de formar complexos estáveis com esses elementos, utilizando orbitais não ligantes de heteroátomos como oxigênio e enxofre. Essas moléculas têm ampla aplicação, que vai desde anticoagulantes até conservantes alimentares e cosméticos, sendo especialmente relevantes na mitigação dos impactos ambientais causados por metais tóxicos. No Brasil, a contaminação de recursos hídricos por metais pesados, como o chumbo (Pb), tornou-se um desafio crescente nas últimas décadas, agravando os danos ao meio ambiente e representando uma séria ameaça à saúde pública. Agentes quelantes como as β-dicetonas e ditioxamidas vêm sendo investigados por sua eficácia na captura de metais pesados, com estudos preliminares sugerindo seu potencial como alternativas promissoras para a quelação desses poluentes. Neste contexto, o presente trabalho se propõe a realizar um estudo teórico aprofundado, utilizando simulações in silico para avaliar a eficiência desses quelantes na complexação de metais pesados. A pesquisa foi conduzida por meio de dinâmica molecular, empregando uma gama de algoritmos de escore e diferentes campos de força. Além disso, foram avaliados parâmetros termodinâmicos e estruturais. Como temperatura, densidade, volume energia potencial mínima e o tempo necessário para a formação de complexos estáveis, em simulações de até 100 nanosegundos. Esses dados preditivos serviram como indicadores da estabilidade dos complexos quelato-metal e da afinidade dos ligantes pelos metais, oferecendo insights fundamentais para a compreensão dos mecanismos de captura de metais pesados. A comparação dos dados obtidos por simulação com resultados experimentais reportados na literatura permitiu a validação e refinamento dos modelos teóricos empregados. Espera-se, com este estudo, contribuir para o desenvolvimento de uma metodologia robusta para simulações in silico aplicadas à quelação de metais, proporcionando uma plataforma que possa ser utilizada em pesquisas futuras, tanto para a síntese de novos quelantes quanto para a triagem de compostos naturais ou sintéticos com potencial ambientalmente benéfico. Essa abordagem está alinhada com os objetivos do programa de pós-graduação em Energias e Ambiente, que busca soluções inovadoras e sustentáveis para os desafios ambientais globais.
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DAYANA NASCIMENTO DARI
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SÍNTESE DE CATALISADOR METÁLICO SUPORTADO EM BORRA DE CAFÉ PARA GERAÇÃO DE HIDROGÊNIO POR HIDRÓLISE DE BOROHIDRETO DE SÓDIO EM SISTEMA ALIMENTADO POR ENERGIA SOLAR
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Data: Aug 15, 2025
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O duplo pano de fundo da demanda crescente por energia e as mudanças climáticas tem levantado intensas preocupações com relação à utilização de energias fósseis. Alternativas energéticas vêm sendo estudadas e testadas no mundo. Organizado em capítulos, o presente trabalho reporta e explora as potencialidades da biomassa da borra de café (SCG) para a produção de hidrogênio considerado um vetor energético potencial para a descarbonização. O capítulo inicial apresenta o conteúdo geral abordado em todo o trabalho, incluindo os objetivos gerais e específicos do estudo investigativo do uso de SCG para suporte a catalisador metálico aplicado a reação de geração de H 2 . A análise bibliométrica reportada no segundo capítulo mapeou os principais avanços dos últimos 10 anos no uso do SCG para produção de bioenergias e conversão de bioprodutos de alto valor agregado. Sob a óptica de biorrefinarias de SCG, o mapeamento bibliométrico direcionou para biochar, biogás e biohidrogênio, extração de bioativos, materiais geopoliméricos para construção civil e materiais carbonáceos para suportes de catalisadores, em alternativas aos materiais derivados do petróleo. O estudo experimental no terceiro capítulo, relatou a utilização de SCG desengordurada como suporte para um catalisador à base de níquel, aplicado na hidrólise do borohidreto de sódio (NaBH₄). A reação foi otimizada por meio do método Taguchi, obtendo-se, nas melhores condições experimentais, de 45 minutos, utilizando 30 mg de biocatalisador, solução de NaBH₄ a 5% (m/v) e temperatura de 60 °C, com uma taxa máxima de geração H 2 de 710 mL H₂ min⁻¹ g⁻¹, com energia de ativação calculada em 30,15 kJ mol⁻¹. Tanto a síntese do catalisador quanto sua aplicação ocorreram com eletricidade gerada por uma miniusina solar, evidenciando o uso integral de energia limpa no processo. Por fim, o quarto capítulo apresenta as conclusões do estudo, que reforçam o elevado potencial de valorização da SCG como resíduo lignocelulósico abundante e subutilizado. Embora haja avanços significativos no campo da recuperação energética via biorrefinarias, sua aplicação em escala industrial ainda é incipiente. Assim, ampliar o aproveitamento da SCG pode representar um importante passo em direção à bioeconomia circular, à redução do desperdício e à promoção de soluções energéticas mais sustentáveis.
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ANTONIO ÁTILA MENEZES FERREIRA
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Avaliação computacional de nanopartículas em meios fisiológicos: influência do ultrassom na cinética de transporte de massa
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Data: Nov 27, 2025
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Show resume
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O uso do ultrassom como estímulo físico para modular o transporte de massa e a cinética de nanopartículas (NPs) representa uma estratégia promissora para sistemas de drug delivery ocular. Este trabalho apresenta uma avaliação computacional multimaterial, multimeio e multitemporal da dissolução, difusão e mobilidade de dez nanopartículas — CaO, ZnO, CaCO₃, CaP, Au, Pt, TiO₂, SiO₂, PEG e PEO — em três meios fisiológicos (água, solução salina e humor vítreo). As simulações in silico, baseadas em dinâmica molecular e amostragem Monte Carlo, investigaram o impacto de parâmetros físico-químicos (tamanho, pH, temperatura e intensidade acústica) sobre a cinética global de transporte. Os resultados mostraram que CaP (fosfato de cálcio) apresentou a maior dissolubilidade (95,8%) e o menor tempo de meia-vida (1,9 s), seguido por CaCO₃ e CaO (~69%, t₁/₂ ≈ 5,9 s). ZnO apresentou dissolução média de 50,6% (t₁/₂ = 7,7 s). O meio fisiológico modulou fortemente a cinética, com dissolução decrescente em ordem água > salina > vítreo. O ultrassom promoveu um aumento médio de 11,9 vezes nas taxas de dissolução, alcançando picos de até 15×, associado à ação combinada de streaming acústico e cavitação inercial. A dinâmica das partículas revelou velocidades médias de streaming de 2,12 mm/s, atingindo até 3,16 mm/s sob maior intensidade. O deslocamento quadrático médio (MSD) indicou mobilidade efetiva equivalente a 9,5–12,9 mm em 10 s, o que representa um aumento de ~5000–10 000 vezes em relação à difusão térmica pura. O coeficiente de difusão efetivo sob ultrassom foi de ~2×10⁻⁹ m²/s, cerca de 500 vezes superior ao valor previsto pela equação de Stokes–Einstein. Essa mobilidade resulta da superposição entre o movimento browniano natural e as forças acústicas (de radiação e de streaming), que atuam simultaneamente, transformando o regime difusivo em transporte convectivo híbrido.
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