dc.contributor.author | Machry, Karine | |
dc.date.accessioned | 2024-08-26T11:53:36Z | |
dc.date.available | 2024-08-26T11:53:36Z | |
dc.date.issued | 2024-07-01 | |
dc.identifier.citation | MACHRY, Karine. Filtração do ar: análise de dados da poluição ambiental e controle da poluição do ar por membranas de r-PET com CuNP. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20429. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20429 | |
dc.description.abstract | The growing concern about the risks to human health due to increasing pollution makes
the use of efficient filters in ventilation systems essential for maintaining indoor air quality.
Thus, the general objective of this work was to propose solutions to the problem of aerosol
and bioaerosol pollution. Specific objectives included developing a literature review of
particulate matter (PM) pollution with a diameter less than 10 µm, developing a model
to predict PM concentration, and producing a filtering medium using the electrospinning
technique with bactericidal and antiviral effects. In the context of air quality forecasting,
a M P10 prediction model was developed for the region of São Carlos and Araraquara
municipalities using data from 2014 to 2022. An XGBoost model was used to generate
air quality forecast data, enabling the estimation of M P10 concentration up to 28 days in
advance in the region using temporal variables. During the months of July to October, PM
concentration in the environment can reach the highest values of the year, making it crucial
to increase precautions during this period. In the development of the filtering medium,
Recycled Polyethylene Terephthalate (r-PET) was used as the precursor polymer dissolved
in a solution (30/70 w/w) of trifluoroacetic acid (TFA) and dichloromethane (DCM).
Copper Nanoparticles (CuNP) were added to the filtering medium to confer antimicrobial
and antiviral activity, obtained through a redox reaction. The r-PET nanofibers were
characterized for morphology by SEM coupled with an EDS system for chemical mapping.
The air-filtering medium obtained in this work was characterized for air filtration efficiency
and permeability, showing high efficiency (95%) for filtering particulate matter (NaCl)
below 90 nm. CuNP-impregnated nanofibers were able to reduce gram-positive and gram-
negative bacteria growth by 99.99% after 3 hours of contact with the nanofibers. For viruses,
this reduction was 99.13%, indicating that CuNP-coated nanofibers have both antiviral
and antibacterial effects. The membranes obtained in this work can be used in air filtration,
such as in portable air filters for purifying environments, due to their permeability, pressure
drop, efficiency, and bactericidal and virucidal effects. Filters with high efficiency and
biocidal effects can ensure user safety in combating diseases and infections by pathogenic
microorganisms, as well as in preventing risks related to environmental pollution. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ | * |
dc.subject | Previsão | por |
dc.subject | Aprendizado de máquina | por |
dc.subject | Nanopartículas | por |
dc.subject | Cobre | por |
dc.subject | CuNP | por |
dc.subject | Filtração de ar | por |
dc.subject | Bactéria | por |
dc.subject | Vírus | por |
dc.title | Filtração do ar: análise de dados da poluição ambiental e controle da poluição do ar por membranas de r-PET com CuNP | por |
dc.title.alternative | Air filtration: analysis of environmental pollution data and air pollution control using r-PET membranes with CuNP | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Bernardo, André | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5705402824877708 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Aguiar, Mônica Lopes | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0431688649128529 | por |
dc.description.resumo | A preocupação crescente com os riscos na saúde humana devido ao aumento da poluição
torna o uso de filtros eficientes em sistemas de ventilação imprescindíveis na manutenção
da qualidade do ar interno. Com isso, o objetivo geral do presente trabalho foi propor
soluções para o problema da poluição de aerossol e bioaerossol. Como objetivos específicos,
desenvolver uma revisão da literatura no contexto da poluição por material particulado
(MP) de diâmetro menor que 10 µm, desenvolver um modelo de previsão da concentração
de MP e produzir um meio filtrantes pela técnica de electrospinning com efeito bactericida
e antiviral. No contexto da previsão da qualidade do ar, um modelo de previsão de MP10
foi desenvolvido para a região dos municípios de São Carlos e Araraquara utilizando-se
dados entre 2014 e 2022. Um modelo XGBoost foi utilizado para gerar dados de previsão
da qualidade do ar, onde foi possível estimar a concentração de M P10 dentro de 28 dias na
região utilizando variáveis temporais. Durante os meses de julho a outubro a concentração
de MP no ambiente pode chegar aos valores mais altos do ano, sendo imprescindível redobrar
os cuidados neste período. No desenvolvimento do meio filtrante, foi utilizado Polietileno
Tereftalato Reciclado (r-PET) como polímero precursor dissolvido em uma solução (30/70
m/m) de ácido trifluoracético (TFA) e diclorometano (DCM). Nanopartículas de Cobre
(CuNP) foram adicionadas ao meio filtrante para conferir atividade antimicrobiana e
antiviral, as quais foram obtidas por uma reação de oxirredução. As nanofibras de r-
PET foram caracterizadas quanto a morfologia por MEV acopladas ao sistema EDS
para o mapeamento químico. O meio filtrante de nanofibras obtido no presente trabalho
foi caracterizado quanto à eficiência de filtração do ar e permeabilidade, apresentando
alta eficiência (95%) para filtração de material particulado (NaCl) abaixo de 90 nm. As
nanofibras impregnadas com CuNP foram capazes de reduzir em 99.99% o crescimento de
bactérias gram-positivas e de bactérias gram-negativas quando em contato durante 3 h
com as nanofibras. Para vírus, essa redução foi de 99.13%, indicando que as nanofibras
recobertas com CuNP apresentam tanto efeito antiviral quanto efeito antibacteriano. Por
fim, as membranas obtidas no presente trabalho podem ser utilizadas na filtração do ar,
como em filtros de ar portáteis para purificação de ambientes, devido às suas características
de permeabilidade, queda de pressão, eficiência, efeito bactericida e virucida. Filtros com
elevada eficiência e com efeito biocida podem garantir a segurança dos usuários no combate
a doenças e infecções por microrganismos patógenos, bem como na prevenção de riscos
relacionados a poluição ambiental. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::CONTROLE AMBIENTAL | por |
dc.description.sponsorshipId | 88887.512003/2020-00 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/8863820504316400 | por |