https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/193248 Mon, 26 Oct 2026 04:31:17 GMT 2026-10-26T04:31:17Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/277092 Aproveitamento energético de biogás em ETEs: viabilidade de geração elétrica e uso veicular na região sul catarinense Milak, Lucas Cardoso O crescente interesse por fontes renováveis de energia e pela redução das emissões de gases de efeito estufa tem impulsionado estudos voltados ao aproveitamento energético do biogás gerado em Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs). Nesse contexto, este estudo avaliou o potencial energético do biogás gerado em ETEs da Agência Regional Sul Catarinense da Companhia Catarinense de Águas e Saneamento (AGSU/CASAN), considerando a geração de energia elétrica e a produção de biometano para aplicação em veículos a diesel. A pesquisa foi desenvolvida a partir da caracterização quali-quantitativa do biogás produzido na ETE Montevideo, em Criciúma/SC, por meio de campanhas sazonais de monitoramento, análises laboratoriais e determinação da vazão volumétrica do biogás. Os resultados demonstraram concentrações de metano entre 71,7% e 85,0%, indicando elevado potencial energético. A estimativa de geração elétrica para a ETE Montevideo alcançou aproximadamente 1.733,75 kWh/ano, e o total para as ETEs da AGSU foi de cerca de 877,8 MWh/ano. A produção de biometano foi estimada em 339.100 m³/ano, volume capaz de substituir integralmente o consumo anual de diesel da frota operacional da AGSU, com um potencial de mitigação de 78,3 toneladas de CO2 por ano. A partir da revisão da literatura, a tecnologia de purificação por membranas apresentou-se como a alternativa mais adequada para o biogás de ETE. Para a frota veicular, a adaptação dos motores para o sistema dual-fuel mostrou-se a solução de transição de melhor custo-benefício no curto prazo. Conclui-se que o aproveitamento energético do biogás em ETEs apresenta viabilidade técnica e ambiental, constituindo alternativa promissora para a redução de custos operacionais, mitigação de emissões e fortalecimento da sustentabilidade no setor de saneamento.; Abstract: The growing interest in renewable energy sources and the reduction of greenhouse gas emissions has encouraged studies focused on the energy recovery of biogas generated in Wastewater Treatment Plants (WWTPs). In this context, this study evaluated the energy potential of biogas generated in WWTPs operated by the Southern Santa Catarina Regional Agency of Companhia Catarinense de Águas e Saneamento (AGSU/CASAN), considering both electricity generation and biomethane production for application in diesel-powered vehicles. The research was developed based on the qualitative and quantitative characterization of biogas produced at the Montevideo WWTP, located in Criciúma/SC, through seasonal monitoring campaigns, laboratory analyses, and the determination of the volumetric biogas flow rate. Results showed methane concentrations ranging from approximately 71.7% to 85.0%, indicating a high energy potential. The estimated electricity generation potential for the Montevideo WWTP reached 1,733.75 kWh/year, and the total for AGSU WWTPs was about 877.8 MWh/year. The biomethane production was estimated at 339,100 m³/year, a volume capable of fully replacing the operational fleet's annual diesel consumption, achieving a potential mitigation of 78.3 tons of CO2 per year. Based on the literature review, membrane purification technology proved to be the most suitable alternative for upgrading the WWTP's biogas. For the vehicle fleet, adapting the engines to a dual fuel system emerged as the most cost-effective short-term transition solution. It is concluded that the energy recovery of biogas in WWTPs presents technical and environmental feasibility, constituting a promising alternative for reducing operational costs, mitigating emissions, and strengthening sustainability in the sanitation sector. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Araranguá, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/277092 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276926 Análise das políticas públicas para descarbonização no Brasil frente aos compromissos firmados nas Contribuições Nacionalmente Determinadas do Acordo de Paris Pinto, Yuri Vandresen O tema das mudanças climáticas vem dominando as principais discussões ambientais no âmbito dos debates e negociações internacionais. O Brasil, enquanto parte integrante da Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima (UNFCCC) e suas Conferências das Partes (COP), além de signatário do Acordo de Paris, assumiu o compromisso de reduzir suas emissões de Gases do Efeito Estufa (GEEs). A ambição deste compromisso de redução de emissões é definida através da sua Contribuição Nacionalmente Determinada (NDC, na sigla em inglês), instrumento que norteia os esforços nacionais de mitigação e adaptação e fomenta políticas públicas e ações do setor privado e da sociedade civil no tema. Neste cenário, o objetivo deste trabalho é analisar criticamente as políticas públicas de descarbonização formuladas no país no período posterior à ratificação do Acordo de Paris, verificando a influência e alinhamento com os compromissos públicos firmados através da NDC. Trata-se de pesquisa qualitativa e exploratória, dividida em três etapas na figura de três artigos encadeados. O primeiro artigo apresenta uma pesquisa bibliográfica e documental para uma análise do alinhamento do conjunto de políticas públicas no tema com os compromissos firmados internacionalmente. O segundo artigo aplica uma metodologia de análise qualitativa ex-ante das políticas públicas para descarbonização no setor energético brasileiro de forma a buscar lacunas e possibilidades de aprimoramento. O terceiro artigo traz dados resultantes da aplicação de questionários investigativos às partes interessadas envolvidas na elaboração, implementação e avaliação das políticas, visando compreender suas percepções sobre o tema de estudo. Os resultados apresentam um panorama das políticas atuais e apontam para uma percepção de alinhamento geral das políticas com os compromissos firmados no Acordo de Paris, mas com lacunas significativas em aspectos socioambientais, carência de esforços mais contundentes em determinados setores e uma alta concentração de políticas em estágios iniciais de implementação. Como conclusão, foi possível elaborar uma série de diretrizes para apoiar no aprimoramento das políticas para descarbonização atuais e futuras do Brasil.; Abstract: The issue of climate change has become a dominant theme in major environmental debates and negotiations. Brazil, as a Party to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) and its Conferences of the Parties (COP), and as a signatory to the Paris Agreement, has committed to reducing its greenhouse gas (GHGs) emissions. The level of ambition associated with this commitment to emissions reduction is defined through its Nationally Determined Contribution (NDC), a formal instrument that guides national mitigation and adaptation efforts and fosters public policies as well as the initiatives by the private sector and civil society in this field. Within this context, the objective of this study is to critically analyze the public decarbonization policies formulated in Brazil in the period following the ratification of the Paris Agreement, verifying their influence and alignment with the public commitments signed through the NDC. This research adopts a qualitative and exploratory approach, structured in three stages corresponding to three interconnected articles. The first article presents a bibliographic and documentary review aimed at analyzing the alignment between the set of public policies in this domain and the commitments expressed at the international level. The second article looks into ex-ante qualitative policy analysis frameworks and applies one to the Brazilian energy-sector decarbonisation policies, in order to identify potential gaps and improvement opportunities. The third article presents data from questionnaires applied to relevant stakeholders involved in the formulation, implementation and evaluation of these policies, focusing on understanding their perceptions regarding the subject of this study. The findings provide an overview of the current policy landscape and indicate a general perception of alignment with Paris commitments. However, they also reveal significant gaps in socio-environmental dimensions, insufficiently robust efforts in certain sectors and a high concentration of policies in early stages of implementation. In conclusion, it has been possible to draw up a set of guidelines to support the improvement of Brazil?s current and future decarbonisation policies. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Araranguá, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276926 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276645 Análise emergética da produção de arroz no extremo sul catarinense a partir do uso de indicadores de sustentabilidade Borges, Julio Cesar Lopes A rizicultura detém a segunda maior produção de cereais anualmente, a nível global. Tem abastecido grande parte da população mundial, nutrindo os mais diferentes povos. Porém, com o avanço da crise climática, as preocupações ambientais e também o crescimento populacional, criou um ambiente de incerteza produtiva mais intensa, nas últimas décadas. O presente estudo se desenvolve numa construção de indicadores para análise de sustentabilidade, aplicando os fundamentos da economia ecológica e o método emergético, utilizando como estudo de caso a estação experimental da EPAGRI, em Araranguá, Santa Catarina. Na área escolhida, com cerca de 34 hectares, observou-se que 19,32% dos fluxos energéticos e materiais na produção de arrozsão de fontes renováveis, porém 79,87% são de recursos não renováveis. Fato que chama atenção pois indica dependência de energias e materiais com impacto significativo no ambiente em relação a para a produção de arroz na estação experimental da EPAGRI. Os resultados demonstram que a produção de arroz na área de estudo, é dependente de energias fósseis. Os indicadores ELR, de 4,18, indicador de taxa de investimento emergéticos, e taxa de rendimento emergético (EYR), 1,25, concebem uma sustentabilidade emergética de 0,29. Este número demonstra a dificuldade do sistema convencional de arroz em manter a longo prazo uma sustentabilidade forte. E isso requer dizer que é um indicador crítico de (in) sustentabilidade presente. A estação experimental é uma área que representa o modo de cultivo de arroz do extremo sul catarinense e serve como indicativo para os pontos onde a atividade pode melhorar para aproximar-se de uma sustentabilidade forte.; Abstract: Rice farming holds the second largest annual cereal production globally. It has supplied much of the world's population, nourishing diverse peoples. However, with the advancement of the climate crisis, environmental concerns, and also population growth, an environment of more intense productive uncertainty has been created in recent decades. The present study develops a construction of indicators for sustainability analysis, applying the fundamentals of ecological economics and the emergy method, using the EPAGRI experimental station in Araranguá, Santa Catarina as a case study. In the chosen area, covering about 34 hectares, it was observed that 19.32% of energy and material flows in rice production are from renewable sources; however, 79.87% are from non-renewable resources. This fact is noteworthy as it indicates a dependence on energies and materials with significant environmental impacts regarding the production of rice at the EPAGRI experimental station. The results demonstrate that rice production in the study area is dependent on fossil fuels. The ELR indicators, at 4.18 (emergy investment rate indicator) and EYR (emergy yield rate), at 1.25, conceive an emergy sustainability of 0.29. This number demonstrates the difficulty of the conventional rice system in maintaining strong sustainability over the long term. This implies that it is a critical indicator of present (in)sustainability. The experimental station is an area that represents the rice cultivation mode of the southern tip of Santa Catarina and serves as an indication for points where activity can improve to approach strong sustainability. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Araranguá, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276645 2026-01-01T00:00:00Z https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276461 Desenvolvimento de nanocompósitos cerâmicos baseados em TiO2/FeS2/SiOC para obtenção de hidrogênio por fotocatálise Oliveira, Olavo Antonio de Este estudo visa desenvolver novos materiais para aplicações em fotocatálise, com o objetivo de produzir hidrogênio verde (H2V), um combustível promissor para a transição energética. Para isso, foi processado um nanocompósito cerâmico utilizando TiO2, FeS2 e um polímero precursor cerâmico da classe dos policarbosiloxanos (H44). A combinação desses materiais surge da necessidade de melhorar a eficiência fotocatalítica por meio da sinergia entre os componentes, promovendo a formação de heterojunções capazes de mitigar limitações comumente observadas em sistemas fotocatalíticos, tais como a recombinação de pares elétron-lacuna e as restrições à absorção da radiação na região do visível. Para o processamento, os materiais foram misturados em composições pré-definidas e submetidos a tratamento térmico em forno mufla em temperaturas de até 800 °C. Para compreender o comportamento de pirólise e investigar as fases formadas, as composições formuladas foram caracterizadas por Análise Termogravimétrica (TGA), Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) e Difração de Raios X (DRX). As análises de TGA indicaram que a presença do polímero precursor influencia significativamente o comportamento térmico do sistema, contribuindo para aumentar a estabilidade química dos componentes durante o tratamento térmico. Por meio das análises de FTIR e DRX, foi possível verificar que as amostras com maior quantidade de H44 em sua formulação apresentam maior resistência à oxidação da pirita, ao mesmo tempo em que favorecem a estabilização da fase anatase do TiO2. A partir dessas análises, foi definida a temperatura de 400 °C como a mais adequada para o processamento dos materiais, uma vez que, em temperaturas superiores, a pirita passa a sofrer oxidação. As propriedades ópticas das amostras pirolisadas a 400 °C foram avaliadas por Espectroscopia de Refletância Difusa (DRS), indicando valores de band gap variando entre aproximadamente 2,33 e 2,80 eV, inferiores ao valor típico do TiO2 puro (~3,2 eV). Essa redução do intervalo de banda sugere ampliação da absorção na região do espectro visível, atribuída à presença do FeS2 e à formação de heteroestruturas semicondutoras no sistema TiO2/FeS2. Os resultados obtidos demonstram que a estratégia de incorporação de FeS2 em matriz cerâmica derivada de polímero, associada à incorporação de TiO2, constitui uma abordagem promissora para o desenvolvimento de novos materiais fotocatalíticos ativos na região da luz visível, contribuindo para o avanço de tecnologias voltadas à produção sustentável de hidrogênio.; Abstract: This study aims to develop new materials for photocatalytic applications to produce green hydrogen (GH2), a promising fuel for the energy transition. For this purpose, a ceramic nanocomposite composed of TiO2, FeS2, and a polymer-derived ceramic precursor from the polycarbosiloxane class (H44) was processed. The combination of these materials arises from the need to improve photocatalytic efficiency through synergy among components, promoting the formation of heterojunctions that mitigate common limitations in photocatalytic systems, such as electron?hole recombination and limited visible-region absorption. For processing, the materials were mixed in predefined compositions and subjected to thermal treatment in a muffle furnace at temperatures up to 800 °C. To understand the pyrolysis behavior and investigate the phases formed, the formulated compositions were characterized using Thermogravimetric Analysis (TGA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and X-ray Diffraction (XRD). The TGA results indicated that the presence of the polymer precursor significantly influences the system's thermal behavior, thereby increasing the chemical stability of the components during thermal treatment. FTIR and XRD analyses revealed that samples with higher H44 content exhibit greater resistance to pyrite oxidation and favor the stabilization of the anatase phase of TiO2. Based on these results, 400 °C was defined as the most suitable temperature for processing the materials, since pyrite oxidation becomes significant at higher temperatures. The optical properties of the samples pyrolyzed at 400 °C were evaluated by Diffuse Reflectance Spectroscopy (DRS), indicating band gap values ranging from 2.33 to 2.80 eV, which are lower than the typical value of pure TiO2 (~3.2 eV). This band gap reduction suggests an extension of light absorption into the visible region, attributed to the presence of FeS2 and the formation of semiconductor heterostructures in the TiO2/FeS2 system. The results demonstrate that incorporating FeS2 into a polymer-derived ceramic matrix containing TiO2 represents a promising approach for developing new photocatalytic materials active in the visible region, contributing to the advancement of technologies for the sustainable production of hydrogen. Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Araranguá, Programa de Pós-Graduação em Energia e Sustentabilidade, Araranguá, 2026. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/276461 2026-01-01T00:00:00Z