https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/214193 2026-09-05T14:26:15Z 2026-09-05T14:26:15Z Freire, Alisson Lopes https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/275425 2026-09-04T23:30:04Z 2026-01-01T00:00:00Z

Synthesis, characterization and application of geopolymers based on phosphate mining tailings in carbon and nitrogen adsorption Freire, Alisson Lopes Este estudo explora o desenvolvimento de geopolímeros à base de rejeitos de mineração de fosfato para captura de dióxido de carbono (CO2) e nitrogênio (N2), com foco na seletividade de CO2/N2 em uma coluna de leito fixo, visando a reutilização dos rejeitos e a mitigação de gases de efeito estufa. O caulim foi tratado termicamente para transformar a coordenação do alumínio de octaédrica (AlVI) para pentaédrica (AlV), aumentando sua reatividade. Os rejeitos de mineração de fosfato também foram tratados termicamente (150 °C por 24 h) para eliminar a umidade. Ambos os materiais precursores foram caracterizados por meio de análise termogravimétrica (TGA), composição química (XRF), composição mineralógica (XRD), morfologia (SEM), estado de coordenação (NMR) e estado químico (XPS). O metacaulim é composto principalmente de SiO2 e Al2O3, essenciais para a formação da rede geopoli mé rica, enquanto o rejeito de fosfato contém SiO2 e Fe2O3, com 97% do metacaulim na fase amorfa, o que aumenta a reatividade na síntese, enquanto o rejeito de fosfato permanece totalmente cristalino, como verificado pela análise de XPS. O ferro nos rejeitos inclui Fe²? (72,62%) e Fe³? (27,38%), contribuindo para a matriz do geopolímero ao formar ligações do tipo P-O-Si-O-Al. Dois geopolímeros, MPW (cilíndrico) e MPWE (partículas esféricas por solidificação em suspensão), foram sintetizados com as seguintes razões molares dos óxidos: SiO2:Al2O3 = 3,30; Na2O:SiO2 = 0,30; Na2O:Al2O3 = 0,99; e H2O:Na2O=12,00. O processo de cura envolveu 48 h a 65 °C, seguido de 26 dias submersos em água deionizada a 20 ± 2 °C, o que melhorou a eficiência da reação de geopolymerização e minimizou a formação de carbonatação. As propriedades desses geopolímeros foram analisadas por meio de TGA, XRF, XRD, SEM, NMR, XPS, FTIR (para estrutura química), resistência à compressão, condutividade elétrica, lixiviação de íons e propriedades texturais (análise BET). A capacidade de adsorção foi testada usando medições cinéticas (21 ? 250 °C a 1 bar), isotermas (21 ? 250 °C e 1 ? 25 bar), testes de ciclo (21 ± 2 °C a 1 ? 10 bar) e estudos em coluna de leito fixo (21 ± 2 °C a 1 bar). O MPW apresentou perda de massa de 10,11%, enquanto o MPWE apresentou 4,62%, atribuída à perda de água ligada e à desidroxilação do gel de aluminosilicato. Essa maior perda de massa no MPW indica uma rede geopoli mé rica mais desenvolvida e uma maior presença de grupos Si-OH (10,70%) em comparação com o MPWE (1,82%), sugerindo uma geopolymerização mais rápida no MPW. Uma fase zeolítica foi identificada em ambos os geopolímeros, com maior quantidade de material zeolítico no MPW, potencialmente melhorando a adsorção. O MPW também apresentou um aumento de 29% na resistência à compressão, uma área de superfície 35 vezes maior que o MPWE e um volume de microporos quase 7000 vezes maior, provavelmente devido ao maior conteúdo de fase zeolítica. A cinética de adsorção de CO2 mostrou uma redução de 61% a 250 °C para o MPW e de 38% para o MPWE, em comparação com a capacidade de 2,49 mmol/g a 21 °C. Na adsorção de N2, o MPW exibiu dinâmicas de adsorção distintas em relação ao MPWE, com capacidade de captura de CO2 aproximadamente 320 vezes maior que a de N2. O modelo BET foi adequado para adsorção em baixas temperaturas (21 e 35 °C) para o MPW, enquanto os modelos SIPS e Freündlich foram mais adequados para isotermas de CO2 em temperaturas mais altas. O MPWE seguiu o modelo de Freündlich em toda a faixa de temperatura, com adsorção de N2 insignificante em temperaturas elevadas (200 ? 250 °C). O ciclo de adsorção de CO2 diferiu entre os geopolímeros; o MPW mostrou adsorção rápida em baixa pressão e uma redução de 10% na capacidade de regeneração com dessorção reversível. O MPWE, entretanto, apresentou comportamento de adsorção inconsistente com baixa capacidade. Nas colunas de leito fixo, a adsorção de N2 foi baixa em comparação com o CO2, alinhando-se com os padrões de adsorção em gases puros. O modelo proposto para as curvas de ruptura reproduziu efetivamente os dados experimentais, destacando os geopolímeros à base de rejeitos de fosfato como adsorventes de baixo custo e comparáveis em seletividade e capacidade de adsorção a outros materiais, demonstrando potencial em processos de separação.; Abstract: This study explores the development of phosphate mining tailings-based geopolymers for carbon dioxide (CO2) and nitrogen (N2) capture, focusing on CO2/N2 selectivity in a fixed-bed column to promote tailings reuse and greenhouse gas mitigation. Kaolin underwent heat treatment to transform aluminum coordination from octahedral (AlVI) to pentahedral (AlV), increasing reactivity. Phosphate mining tailings were also heat-treated (150 °C for 24 h) to eliminate moisture. Both precursor materials were characterized through thermogravimetric analysis (TGA), chemical composition (XRF), mineral composition (XRD), morphology (SEM), coordination state (NMR), and chemical state (XPS). Metakaolin is composed mainly of SiO2 and Al2O3, essential for geopolymer network formation, while phosphate waste contains SiO2 and Fe2O3, with 97% of metakaolin in the amorphous phase, which enhances reactivity in synthesis, while the phosphate waste remains fully crystalline, verified through XPS analysis. Iron in the tailings includes Fe²? (72.62%) and Fe³? (27.38%), contributing to the geopolymer matrix by forming P-O-Si-O-Al bonds. Two geopolymers, MPW (cylindrical) and MPWE (spherical particles via suspension solidification), were synthesized with oxide molar ratios: SiO2:Al2O3 = 3,30; Na2O:SiO2 = 0,30; Na2O:Al2O3 = 0,99; e H2O:Na2O=12,00. The curing process involved 48 h at 65 °C, followed by 26 days submerged in deionized water at 20 ± 2 °C, which improved the geopolymerization reaction efficiency and minimized carbonation formation. The properties of these geopolymers were analyzed through TGA, XRF, XRD, SEM, NMR, XPS, FTIR (for chemical structure), compressive strength, electrical conductivity, ion leaching, and textural properties (BET analysis). Adsorption capacity was tested using kinetic measurements (21 ? 250 °C at 1 bar), isotherms (21 ? 250 °C and 1 ? 25 bar), cycling tests (21 ± 2 °C at 1 ? 10 bar), and fixed-bed column studies (21 ± 2 °C at 1 bar). MPW showed a mass loss of 10.11%, while MPWE showed 4.62%, attributed to cross-linked water loss and aluminosilicate gel dehydroxylation. This higher mass loss in MPW indicates a more developed geopolymer network and a greater presence of Si-OH groups (10.70%) than MPWE (1.82%), suggesting faster geopolymerization in MPW. A zeolitic phase was identified in both geopolymers, with MPW containing more zeolitic material, potentially enhancing adsorption. MPW also exhibited a 29% increase in compressive strength, a surface area 35 times larger than MPWE, and a micropore volume nearly 7000 times greater, likely due to the higher zeolitic phase content. CO2 adsorption kinetics showed a 61% decrease at 250 °C for MPW and 38% for MPWE compared to the 2.49 mmol/g capacity at 21 °C. In N2 adsorption, MPW displayed distinct adsorption dynamics compared to MPWE, with a CO2 capture capacity ~320 times greater than N2. The BET model suited low-temperature adsorption (21 and 35 °C) for MPW, while SIPS and Freündlich models better fit CO2 isotherms at higher temperatures. MPWE followed the Freündlich model across all temperatures, with negligible N2 adsorption at high temperatures (200 ? 250 °C). The CO2 adsorption cycle differed between geopolymers; MPW showed rapid low-pressure adsorption and a 10% decrease in regeneration capacity with reversible desorption. MPWE, however, showed inconsistent adsorption behavior with low capacity. In fixed-bed columns, N2 adsorption was low compared to CO2, aligning with pure gas adsorption patterns. The proposed model for breakthrough curves effectively represented experimental data, highlighting phosphate tailings-based geopolymers as cost-effective adsorbents with comparable selectivity and adsorption capacity to other materials, demonstrating potential in separation processes. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2026.

2026-01-01T00:00:00Z Cassettari, Cinara Félix Ribeiro Machado e https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/275374 2026-09-03T23:29:24Z 2026-01-01T00:00:00Z

Utilização de membranas poliméricas de politetrafluoretileno (PTFE) funcionalizadas em sistema de microfiltração para remoção de cor de soluções aquosas Cassettari, Cinara Félix Ribeiro Machado e A água é um recurso essencial à vida no planeta e desempenha papel fundamental no desenvolvimento social, econômico, ambiental e sanitário de um país. Além disso, a água é um dos recursos mais consumidos na produção da indústria têxtil, principalmente nas etapas de preparação da matéria-prima, tingimento e beneficiamento têxtil, gerando uma grande quantidade de efluentes líquidos altamente contaminados por corantes sintéticos, os quais apresentam elevada toxicidade e resistência à degradação. Quando não tratados de forma adequada, esses efluentes podem comprometer a qualidade dos corpos hídricos e ocasionar impactos prejudiciais ao meio ambiente. Nesse sentido, os Processos de Separação por Membranas (PSM) destacam-se como uma alternativa eficiente para o tratamento desses efluentes. Porém ainda existem desafios relacionados à incrustação, à queda da permeância e à baixa seletividade, que afetam o desempenho e a eficiência do processo. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo a utilização de membranas poliméricas comerciais de PTFE funcionalizadas com óxido de ferro (III) (Fe2O3), óxido de grafeno (GO) e grafeno comercial (GC), as quais foram avaliadas em um sistema de microfiltração em escala de bancada, propondo à remoção do corante preto ácido. Os materiais utilizados na funcionalização foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier com Reflectância Total Atenuada (ATR-FTIR), Difração de Raios-X (DRX) e por Espectroscopia de Absorção na região do Ultravioleta e Visível (UV-VIS). As membranas, antes e após a funcionalização, foram avaliadas por ATR-FTIR, espessura, ângulo de contato e por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os ensaios de filtração foram realizados avaliando-se a permeância, o fluxo de permeado e a taxa de rejeição do corante. Os resultados das análises químicas, mineralógicas e das propriedades ópticas evidenciaram a presença das principais ligações químicas, fases cristalinas características e comportamento óptico compatíveis com os materiais analisados, validando sua aplicação na funcionalização das membranas. As membranas funcionalizadas apresentaram moderada a alta carga superficial de materiais particulados, mantendo a integridade físico-química da membrana comercial de PTFE antes da impregnação. Além disso, os resultados da espessura e ângulo de contato apresentaram correlação com a quantidade de material depositado na superfície das membranas funcionalizadas, variando entre 0,159 mm e 0,206 mm de espessura e entre 117,10 ° a 122,28 ° de ângulo de contato para as membranas funcionalizadas, e 0,142 mm e 114,01 ° para as membranas antes da impregnação. As análises químicas e morfológicas mostraram a presença de grupos funcionais associados à membrana de PTFE e às cargas orgânicas, evidenciando o comportamento de deposição dos materiais na superfície das membranas. Os resultados das membranas após o teste de filtração apresentaram alterações em relação à espessura e ao ângulo de contato, variando entre 0,160 mm a 0,205 mm de espessura e entre 81,50 ° a 110,66 ° de ângulo de contato para as membranas funcionalizadas, e 0,180 mm e 107,10 ° para as membranas antes da impregnação. As análises químicas e morfológicas demonstraram a integridade das membranas após a filtração, porém observou-se formação de fouling, com a presença de partículas aglomeradas, sugerindo adsorção pontual nas membranas funcionalizadas. Nesse sentido, os resultados de permeância e rejeição do corante sintético foram proporcionais à quantidade de material depositado superficialmente, indicando que as membranas modificadas apresentaram uma variação de permeância de 7,51 kg.m-2.h-1.bar-1 a 63,79 kg.m-2.h-1.bar-1 e de 153,53 kg.m-2.h-1.bar-1 para as membranas antes da impregnação. A taxa média de rejeição do corante variou entre 21,55 % a 84,10 % para as membranas funcionalizadas e 4,95 % para as membranas antes da impregnação, indicando que as membranas funcionalizadas adsorveram o corante preto ácido e contribuíram para a descoloração do efluente sintético em estudo. Assim, as membranas funcionalizadas mostraram-se promissoras para a remoção de corantes sintéticos, contribuindo para o desenvolvimento de tecnologias sustentáveis destinadas à reutilização hídrica e à redução de impactos ambientais.; Abstract: Water is an essential resource for life on the planet and plays a fundamental role in the social, economic, environmental, and sanitary development of a country. In addition, water is one of the most consumed resources in the textile industry, particularly during the stages of raw material preparation, dyeing, and textile finishing, generating a large amount of liquid effluents highly contaminated with synthetic dyes, which exhibit high toxicity and resistance to degradation. When not properly treated, these effluents can compromise the quality of water bodies and cause harmful environmental impacts. In this context, ?Membrane Separation Processes (MSP) are an efficient alternative for the treatment of these effluents; however, challenges related to fouling, permeance decline, and low selectivity still affect the performance and efficiency of the process. In this context, the present study aimed to evaluate the use of commercial polymeric PTFE membranes functionalized with iron (III) oxide (Fe2O3), graphene oxide (GO), and commercial graphene (CG), which were evaluated in a bench-scale filtration system for acid black dye removal. The materials used for functionalization were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy with Attenuated Total Reflectance (ATR-FTIR), X-ray Diffraction (XRD), and Ultraviolet?Visible (UV-VIS) absorption spectroscopy. The membranes, before and after functionalization, were evaluated by ATR-FTIR, thickness, contact angle, and Scanning Electron Microscopy (SEM). Filtration experiments were performed evaluating permeance, permeate flux, and dye rejection rate. The results of chemical, mineralogical, and optical property analyses evidenced the presence of the main chemical bonds, characteristic crystalline phases, and optical behavior consistent with the analyzed materials, validating their application in membrane functionalization. The functionalized membranes exhibited moderate to high surface loading of particulate materials, while maintaining the physicochemical integrity of the commercial PTFE membrane prior to impregnation. In addition, thickness and contact angle results showed a correlation with the amount of material deposited on the membrane surface, ranging from 0.159 mm to 0.206 mm in thickness and 117.10 ° to 122.28 ° in contact angle for the functionalized membranes, and 0.142 mm and 114.01° for the membranes before impregnation. Chemical and morphological analyses indicated the presence of functional groups associated with the PTFE membrane and organic loadings, evidencing the deposition behavior of the materials on the membrane surface. After filtration tests, the membranes showed changes in thickness and contact angle, ranging from 0.160 mm to 0.205 mm in thickness and 81.50 ° to 110.66 ° in contact angle for the functionalized membranes, and 0.180 mm and 107.10 ° for the membranes before impregnation. Chemical and morphological analyses demonstrated that the membranes maintained their integrity after filtration; however, fouling formation with the presence of agglomerated particles was observed, suggesting localized adsorption on the functionalized membranes. In this sense, permeance and synthetic dye rejection results were proportional to the amount of material deposited on the membrane surface, indicating that the modified membranes exhibited permeance values ranging from 7.51 kg·m-2·h -1·bar-1 to 63.79 kg·m-2·h-1·bar-1, while the membranes before impregnation presented 153.53 kg·m-2·h -1·bar-1. The average dye rejection rate ranged from 21.55 % to 84.10 % for the functionalized membranes and 4.95 % for the membranes before impregnation, indicating that the functionalized membranes adsorbed the acid black dye and contributed to the discoloration of the synthetic effluent under study. Thus, the functionalized membranes proved to be promising for the removal of synthetic dyes, contributing to the development of sustainable technologies aimed at water reuse and the reduction of environmental impacts. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2026.

2026-01-01T00:00:00Z Sá, Lucas Freitas Ribeiro de https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/275323 2026-09-01T23:30:29Z 2026-01-01T00:00:00Z

Micronization of apigenin with supercritical CO2: characterization of the particles produced and evaluation of biological activities in vivo Sá, Lucas Freitas Ribeiro de A apigenina (APG) é um flavonoide natural com estrutura molecular C15H10O5 (4,5,7-trihidroxiflavonona) e pode ser obtida a partir de frutas, camomila, salsa e aipo. Evidências tem sugerido que este composto possui inúmeras propriedades biológicas incluindo antioxidante, anti-inflamatória e efeitos neuroprotetores sobre o déficit cognitivo associado a perda de memória, uma condição comum associada ao envelhecimento e a demência. No entanto, a biodisponibilidade da APG é limitada pela sua baixa solubilidade, sendo considerada uma substância natural e bioativa da classe II do Sistema de Classificação Biofarmacêutica. Essa característica leva a limitações farmacocinéticas que podem comprometer a aplicação farmacológica da APG. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho foi melhorar a taxa de dissolução da APG através da redução do tamanho de partícula o que, possivelmente, pode contribuir para um aumento de biodisponibilidade e efeitos biológicos. Para este fim, foi empregada a técnica Gas-Antisolvent Supercrítico (GAS), um método de formação de partículas supercríticas que pode ser utilizado para micronizar compostos com propriedades bioativas. Este processo demonstrou uma redução do tamanho médio das partículas. Especificamente, a apigenina não micronizada apresentou um tamanho médio de 26,09 µm e, após o processamento pelo método GAS, a redução do tamanho médio foi para 3,22 µm. Foram observadas reduções na cristalinidade através de XRPD após a micronização GAS, e os dados DSC corroboraram com estes resultados. A análise de FTIR comprovou a preservação do composto, indicando que não ocorreu degradação química dos compostos durante o processamento. A análise de solventes residuais indicou que a APG micronizada atende aos padrões estabelecidos pelo Conselho Internacional de Harmonização (ICH), resultando em uma concentração de solventes residuais de 127,36 ppm. Os ensaios de perfil de dissolução mostraram um aumento significativo na taxa de dissolução em soluções ácidas (pH 1,2) e tamponadas (pH 6,8). A apigenina comercial e micronizada na dose usada (30 mg/kg) não apresentou efeitos sobre o déficit de memória em peixes zebra. Contudo, no teste de locomoção a forma micronizada apresentou aumento do comportamento exploratório e das defesas antioxidantes (aumento dos níveis de NPSH). Portanto, a micronização usando a técnica GAS pode aumentar a taxa de dissolução da APG sem comprometer suas características estruturais. Os dados são sugestivos de que o efeito antioxidante parece ser melhorado na forma micronizada. Contudo, mais estudos farmacológicos e toxicológicos que incluam curva de dose para a aplicação da metodologia à indústria farmacêutica, química e alimentícia são necessários.; Abstract: Apigenin (APG) is a natural flavonoid with a molecular structure of C15H10O5 (4,5,7-trihydroxyflavonone) and can be obtained from fruits, chamomile, parsley, and celery. Evidence has suggested that this compound has numerous biological properties, including antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective effects on cognitive impairment associated with memory loss, a common condition associated with aging and dementia. However, the bioavailability of APG is limited due to its low solubility and high permeability, and it is considered a natural and bioactive substance of class II of the Biopharmaceutical Classification System. This characteristic leads to pharmacokinetic limitations that may compromise the pharmacological application of APG. In this context, the main objective of this study was to improve the dissolution rate of APG through particle size reduction, which could possibly contribute to an increase in bioavailability and biological effects. To this end, the Supercritical Gas-Antisolvent (GAS) technique was employed, a supercritical particle formation method that can be used to micronize compounds with bioactive properties. This process demonstrated a reduction in average particle size. Specifically, non-micronized apigenin presented an average size of 26.09 µm, and after processing by the GAS method, the average size was reduced to 3.22 µm. Reductions in crystallinity were observed by XRPD after GAS micronization, and DSC data corroborated these results. FTIR analysis confirmed the preservation of the compound, indicating that no chemical degradation of the compounds occurred during processing. Residual solvent analysis indicated that micronized APG meets the standards established by the International Council for Harmonisation (ICH), resulting in a residual solvent concentration of 127.36 ppm. Dissolution profile assays showed a significant increase in the dissolution rate in acidic (pH 1.2) and buffered (pH 6.8) solutions. Raw and micronized apigenin at the dose used (30 mg/kg) showed no effects on memory deficit in zebrafish. However, in the locomotion test, the micronized form showed an increase in exploratory behavior and antioxidant defenses (increased NPSH levels). Therefore, micronization using the GAS technique can increase the dissolution rate of APG without compromising its structural characteristics. The data suggest that the antioxidant effect appears to be enhanced in the micronized form. However, further pharmacological and toxicological studies, including dose-response curves, are necessary for the application of this methodology in the pharmaceutical, chemical, and food industries. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2026.

2026-01-01T00:00:00Z Schaefer, Thais da Cunha Leal https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/275105 2026-08-27T23:29:06Z 2026-01-01T00:00:00Z

Integração de inteligência artificial no controle do processo de fabricação de papel Kraftliner: previsão de propriedades físicas do papel com base em um programa de retenção e drenagem com aumento de pH Schaefer, Thais da Cunha Leal A fabricação de papel é um processo industrial multivariável e não linear, no qual pequenas alterações operacionais podem impactar simultaneamente a produtividade, o consumo químico, a eficiência energética e as propriedades do produto final. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da elevação controlada do pH na produção de papel Kraftliner, associada à otimização do sistema de retenção por meio da aplicação combinada de bentonita e poliacrilamida, bem como desenvolver um modelo preditivo baseado em Rede Neural Artificial (RNA) para representação do comportamento do processo industrial. A metodologia envolveu ensaios laboratoriais e testes industriais em escala real, com monitoramento de variáveis operacionais, consumo específico de sulfato de alumínio, demanda energética nas seções úmida e seca da máquina de papel e propriedades mecânicas como Mullen, RCT e SCT. Paralelamente, foi desenvolvido um modelo do tipo Perceptron Multicamadas (MLP), treinado pelo algoritmo de Levenberg?Marquardt, utilizando variáveis representativas do processo como dados de entrada e indicadores de desempenho como variáveis de saída. Foram avaliadas diferentes arquiteturas de rede neural, sendo selecionada a arquitetura composta por uma camada oculta com 20 neurônios, com base no desempenho estatístico, estabilidade do treinamento e capacidade de generalização. O modelo apresentou elevados coeficientes de correlação nos conjuntos de treinamento, validação e teste, evidenciando forte aderência entre valores previstos e observados. Os resultados demonstraram que a elevação controlada do pH, associada ao sistema otimizado de retenção, possibilita a redução do consumo de sulfato de alumínio, mantendo a produtividade e a estabilidade das propriedades mecânicas do papel, sem comprometer a eficiência energética. A modelagem por RNA mostrou-se uma ferramenta robusta para simulação e suporte à tomada de decisão, reforçando o potencial da integração entre experimentação industrial e inteligência artificial para otimização do processo de fabricação de papel.; Abstract: Paper manufacturing is a multivariable and nonlinear industrial process in which small operational changes may simultaneously impact productivity, chemical consumption, energy efficiency, and the properties of the final product. In this context, the present study aimed to evaluate the effects of controlled pH increase in Kraftliner paper production, associated with the optimization of the retention system through the combined application of bentonite and polyacrylamide, as well as to develop a predictive model based on an Artificial Neural Network (ANN) to represent the behavior of the industrial process. The methodology involved laboratory experiments and full-scale industrial trials, with monitoring of operational variables, specific aluminum sulfate consumption, energy demand in the wet and dry sections of the paper machine, and mechanical properties such as Mullen, RCT, and SCT. In parallel, a Multilayer Perceptron (MLP) model was developed and trained using the Levenberg?Marquardt algorithm, employing representative process variables as input data and performance indicators as output variables. Different neural network architectures were evaluated, and the configuration composed of a hidden layer with 20 neurons was selected based on statistical performance, training stability, and generalization capability. The model achieved high correlation coefficients in the training, validation, and testing datasets, demonstrating strong agreement between predicted and observed values. The results showed that the controlled increase in pH, combined with an optimized retention system, enables a reduction in aluminum sulfate consumption while maintaining productivity and the stability of the mechanical properties of the paper without compromising energy efficiency. ANN modeling proved to be a robust tool for simulation and decision support, highlighting the potential of integrating industrial experimentation with artificial intelligence techniques for the optimization of paper manufacturing processes. Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2026.

2026-01-01T00:00:00Z