Abstract: A gelatina (GEL) é um biopolímero biodegradável e biocompatível que forma naturalmente coloides semissólidos ou hidrogéis em soluções aquosas. Sendo um polímero hidrofílico, a GEL possui propriedades estruturais e físico-mecânicas que a distinguem de polímeros hidrofílicos sintéticos. São essas características que inspiraram o desenvolvimento do presente trabalho. Para analisa-las foram desenvolvidos filmes e hidrogéis de GEL utilizando radiação ionizante mediante diferentes técnicas: irradiação por 60Co, feixe de elétrons (EB) e/ou EB pulsado. Na elaboração de filmes a base de GEL foram incorporados diferentes aditivos, tais como glicerol (GLY), álcool polivinílico (PVA), hidroxitolueno butilado (BHT), acrilamida e/ou fibra vegetal. Esse produto filmes a base de GEL foi analisado quanto às suas propriedades mecânicas, cor, absorção de água, entre outros; e irradiado com doses de 10 a 60 kGy, dependendo do aditivo. Na síntese radioinduzida de nano-hidrogéis de GEL, polietileno glicol (PEG) e a mistura (MIX) de ambos os aditivos, GEL e PEG, foram analisados a dimensão, massa molar e morfologia das nanopartículas. Houve aumento significativo da fração gel com o aumento da dose de radiação nas amostras de GEL/fibra. Os filmes a base de GEL com 10% PVA irradiados a 20 kGy apresentaram a maior resistência à perfuração. A adição de antioxidante BHT influenciou em algumas das propriedades dos filmes a base de GEL nas condições aplicadas. Em relação aos nano-hidrogéis houve redução do raio hidrodinâmico da MIX irradiada com 60Co de 68 ± 25 nm (2 kGy) para 35 ± 4 nm (5 kGy). Tanto nos filmes quanto nos nano-hidrogéis de GEL, a radiação mostrou ser uma ferramenta conveniente na modificação de materiais poliméricos.

Palavras-Chave: gelatin; polymers; biological materials; biodegradation; ionizing radiations; cobalt 60; electron beams; nanostructures; hydrogels; aqueous solutions

TAKINAMI, PATRICIA Y.I. Obtenção de biopolímeros de gelatina por radiação ionizante. Orientador: Nélida Lúcia Del Mastro. 2014. 135 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2014.tde-13062014-092057. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23304. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Foram preparados eletrocatalisadores PtRu/C e PtSn/C utilizando feixe de elétrons para a redução dos íons metálicos em solução. Neste procedimento submeteu-se ao feixe de elétrons, sob agitação, soluções de água/etileno glicol (EG) e água/2- propanol, ambas contendo íons dos metais precursores e o suporte de carbono. Foram variadas as razões volumétricas água/2-propanol e água/etileno glicol, a razão atômica entre os metais, o tempo de irradiação e a taxa de dose. Os eletrocatalisadores obtidos foram caracterizados por análise de raios X por energia dispersiva (EDX), por difração de raios X (DRX), por voltametria cíclica (VC) e por espectroscopia Mössbauer. A atividade destes eletrocatalisadores na oxidação eletroquímica do metanol e do etanol foi avaliada por voltametria cíclica e cronoamperometria, utilizando a técnica do eletrodo de camada fina porosa, e pelas curvas de polarização obtidas em células a combustível unitárias operando diretamente com metanol e etanol. Os eletrocatalisadores PtRu/C preparados no meio reacional água/etileno glicol(EG) apresentaram razões atômicas diferentes das razões atômicas nominais. Os resultados sugerem que parte dos íons Ru(III) presentes no meio reacional não foram reduzidos. Os materiais obtidos apresentaram a fase cúbica de face centrada (cfc) da Pt e suas ligas e tamanhos de cristalito na faixa de 2 a 3 nm. Os eletrocatalisadores PtRu/C preparados em água/2- propanol apresentaram razões atômicas Pt:Ru similares às razões nominais. Os materiais obtidos apresentaram as fases cfc da platina e suas ligas e tamanhos de cristalito entre 3 e 4 nm. Os eletrocatalisadores PtSn/C preparados no meio reacional água/EG e água/2-propanol apresentaram razões atômicas Pt:Sn similares às razões nominais. Os materiais obtidos apresentaram as fases cfc da platina com tamanho de cristalitos na faixa de 2 a 4 nm e SnO2 (cassiterita). Os estudos sobre a oxidação eletroquímica de metanol e etanol mostraram que foi possível obter materiais com atividades similares e/ou superiores às atividades dos eletrocatalisadores comerciais PtRu/C (E-TEK) e PtSn/C (BASF), tidos como referência na área.

Palavras-Chave: electrocatalysts; platinum; ruthenium; carbon; tin; electron beams; anodes; oxidation; methanol; ethanol; fuel cells

SILVA, DIONISIO F. da. Preparacao de eletrocatalisadores PtRu/C e PtSn/C utilizando feixe de eletrons para aplicacao como anodo na oxidacao direta de metanol e etanol em celulas a combustivel de baixa temperatura. Orientador: Estevam Vitorio Spinace. 2009. 181 f. Tese (Doutoramento) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2009.tde-23092011-155927. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9475. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O caldo de cana-de-açúcar é um líquido opaco, viscoso, de cor amarelada esverdeada, de composição química complexa e variável, é utilizado para produção de cachaça, rapadura, álcool e principalmente açúcar. Em sua composição possui além de açúcares uma série de compostos que conferem cor e que pode interferir na cor do produto final gerado, sendo que dentre estes compostos podemos citar a clorofila, compostos fenólicos e flavonoides. Para produção de um açúcar de boa qualidade e aceitação comercial, o caldo passa pelo processo de sulfitação, que promove a redução da cor do caldo através do contato deste com o anidrido sulfuroso (SO2), gerando um açúcar mais branco. No entanto, este açúcar por obter resíduos de enxofre, sofre restrições do mercado externo, o que vem incentivando o desenvolvimento de diversas técnicas alternativas de clarificação a fim de se produzir um açúcar mais branco e que atenda as exigências do mercado externo. Contudo, o presente trabalho avaliou o efeito da radiação por elétrons acelerados em caldo de cana-de-açúcar, comparando-os a testes preliminares realizados com caldo de cana-de-açúcar tratados com irradiação gama. As amostras foram irradiadas nas doses de 5, 10 e 20 kGy em ambos os tipos de radiação e foram comparadas com uma amostra controle in natura. Os resultados mostraram que houve um aumento significativo (p<0,05) dos compostos fenólicos em ambos os tratamentos, provavelmente por que ao sofrer irradiação os ácidos fenólicos se tornam mais disponíveis na matriz. Observou-se ainda aumento dos níveis de açúcares redutores (glicose e frutose) tanto para as amostras irradiadas com radiação gama como para feixe de elétrons, fato verificado por análises cromatográficas quantitativas realizadas no caldo de cana-de-açúcar tratado com feixe de elétrons. Foi ainda observado que embora tenha ocorrido algumas alterações significativas (p<0,05) quanto aos parâmetros, que caracterizam o perfil do caldo, avaliados com Brix, pH, acidez total titulável, o trabalho manteve seu propósito de redução da cor ICUMSA do caldo de cana-de-açúcar em ambos os tratamentos sendo que essa redução representou aproximadamente 49% da amostra controle em relação a dose irradiada a 20 kGy, para feixe de elétrons e cerca de 30% para amostras irradiadas em fonte de cobalto-60. Mostrando que ambas as técnicas são eficazes na redução da cor do caldo de cana-de-açúcar, sendo que o método de irradiação por acelerador de elétrons apresenta vantagens em relação à irradiação gama além de obter maior índice de redução da cor, é o método de maior produção (m3/h) e mais seguro, segundo as regras de proteção radiológica.

Palavras-Chave: radiation protection; radiation doses; radiation monitoring; sugar cane; sulfur dioxide; gamma radiation; electron beams; quantitative chemical analysis; chromatography

LIMA, ROBERTA B. Processo de clarificação de caldo de cana-de-açucar aplicando elétrons acelerados. Orientador: Valter Arthur. 2012. 61 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2012.tde-16012013-143923. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/10153. Acesso em: $DATA.

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Abstract: O processamento da cana-de-açúcar é um dos modelos mais sustentáveis de biorrefinaria. No entanto, ainda encontra lacunas como o uso de óleo diesel na etapas de colheita e transporte da matéria-prima e biodeterioração da cana-de-açúcar. A aplicação da digestão anaeróbia (DA) para a produção de biometano surge como alternativa para esses problemas. O processo de DA pode ser facilitado através de pré-tratamentos, como o uso do da técnologia do feixe de elétrons (FE). Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a produção de biogás e o potencial energético do processo, utilizando caldo de cana-de-açúcar "in natura" e deteriorado como substrato e o FE como pré-tratamento em ensaio de potencial bioquímico de metano (PBM). Para isso primeiramente os caldos foram extraídos de canas-de-açúcar frescas (CN) e deterioradas (CD), em seguida a extração foram submetidos aos tratamentos com FE em dose de 10 kGy (CN10, CD10) e 20 kGy (CN20, CD20) para serem utilizados como substratos com carga orgânica de 30 gDQO/L. Os ensaios de DA foram realizados em triplicatas. Os reatores (500mL) foram inoculados com lodo granular mesofílico (34,0±0,3 gSV/kg), passivados com N2, vedados e mantidos a 38±2ºC, agitação controlada (60 RPM) em um período de 840h. Foi realizada a caracterização dos caldos antes depois do pré-tratamento. Também foram avaliados parâmetros de produção e composição de biogás do processo de DA. Além do potencial energético da DA e um estudo de caso para usina (processa dois milhões de Ton/safra) com o novo modelo de modelo de processo proposto, onde 10% de sua produção seria destinada para a produção de biogás e consequentemente na substituição do óleo diesel pelo biometano. Como resultado da deterioração a concentração de açúcares (CN: 24,77±0,277 g.L-1; CD: 15,707±0,004 g.L-1) e pH (CN: 5,48; CD: 3,13) diminuíram ao contrário que a concentração de ácidos orgânicos lático (ALat) (CN: 0; CD:1,23±0,127 mg.L-1) e acético (AAce) (CN: 1,69±8.10-4 mg.L-1; CD: 10,62± 1,2.10-4 mg.L-1) aumentou. Em resposta ao pré-tratamento com o FE, a concentração dos açúcares (CN10: 24,44±1,27 g.L-1; CN20: 25,71±0,10 g.L-1, CD10: 14,91 ±0,318 g.L-1 e CD20: 15,09±0,034 g.L-1) pH (CN10: 5,41; CN20: 5,40; CD10: 3,12 e CD20: 3,12) permaneceram sem diferença significativa. No entanto, com relação ao ALat não houve alteração nos caldos "in natura", porém para os caldos deteriorados a medida que se aumentava a dose, a concentração do metabolito também aumentava (CD10: 2,96±0,003 mg.L-1; CD20: 3,40±0,005 mg.L-1). Com relação a concentração do AAcet, os caldos "in natura" quando esses foram irradiados houve o aumento, no entanto não significativo entre as doses (CN10: 1,76±8,4.10-5 mg.L-1 CN20: 1,83±8,3.10-6 mg.L-1). No caldo deteriorado temos o aumento da sua concentração à medida que se aumenta a dose de irradiação. (CD10: 10,40±9,0.10-3 mg.L-1; CD20: 10,82±0,0035 mg.L-1). Com relação a produção de biogás os caldos deteriorados (CD: 927,78±10,67; CD10: 986,96±58,34 e CD20: 937,40±85,76 NmL Biogás) obtiveram melhores resultados em comparação ao que se encontravam em estado "in natura" (CN: 896,10±38,09; CN10:833,12±30,07 e CN20: 798,18±73,72 NmL de Biogás). O mesmo resultado encontramos no rendimento de metano (CN: 201,97±0,012 CH4.gDQO-1; CN10: 201,97±0,053 NmLCH4.gDQO-1; CN20: 200,09±0,0026 NmLCH4.gDQO-1; CD:252,96±16,36 NmLCH4.gDQO-1, CD10:252,08±8,89 NmLCH4.gDQO-1 e CD20:258,79±29,11 NmLCH4.gDQO-1). O maior potencial energético da digestão anaeróbia também foi conseguido com os caldos deteriorados (CD: 1580,05±89,51 MJ.Ton-1; CD10: 1526,39±43,70 MJ.Ton-1 e CD20: 1516,60±4,44 MJ.Ton-1 ) ao ser comparado com os caldos "in natura" CN: 947,94± 38,01; CN10: 865,37±10,49 e CN20: 800,72±34,35 MJ Ton-1). Como resultados do estudo de caso, o uso do caldo "in natura" substituiria cerca de 65% de todo o óleo diesel usado na frota e maquinário da usina. Já o deteriorado conseguiria suprir toda a dependência do combustível fóssil, além de ter um excedente de energia de 9%. Com isso conclui-se que o processo de DA pode ser alternativa a fim de tornar o processamento da cana-de-açúcar mais sustentável e econômico. O FE pode ser uma tecnologia usada para a liberação de ácidos orgânicos nas moléculas de carboidratos, no entanto não houve diferença significativa no processo de DA.

Palavras-Chave: mathematical models; comparative evaluations; methane; production; nature reserves; sugar cane; beverages; electron beams

FARIA, TAMIRES M. Produção de biogás a partir do caldo de cana-de-açúcar "in natura" e deteriorado utilizando como pré-tratamento o feixe de elétrons. Orientador: Valter Arthur. 2022. 58 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2022.tde-19102022-163530. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/33598. Acesso em: $DATA.

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Abstract: Os aceleradores lineares vêm substituindo gradativamente os irradiadores de fontes gama nos Serviços de Radioterapia no Brasil. Consequentemente, existe a necessidade de aquisição de câmaras de ionização para uso em dosimetria dos feixes de radiação X e de elétrons dos aceleradores lineares. Entretanto, as câmaras de ionização comerciais para radioterapia apresentam alto custo e todas são importadas. Este trabalho teve como objetivo principal projetar, construir e caracterizar câmaras de ionização de placas paralelas em dosimetria de feixes de elétrons de aceleradores clínicos. Foram desenvolvidas cinco câmaras de ionização utilizando-se acrílico como material principal e tintas de grafite e de prata para a confecção dos eletrodos coletores. Uma das câmaras de ionização é a prova dágua. Todas as câmaras de ionização foram submetidas a feixes de radiação no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN e em três Serviços de Radioterapia na cidade de São Paulo onde foram realizados testes, como: tempo de estabilização, repetibilidade da resposta, estabilidade a médio prazo, corrente de fuga, corrente de saturação, eficiência de coleção de íons, linearidade de resposta, variação da resposta com a distância fonte-detector, efeito de polaridade, efeito cabo, simetria das câmaras de ionização, dependência angular. Além disso, as cinco câmaras de ionização foram calibradas em feixes padronizados de radiação gama, para aplicação em aceleradores clínicos de radioterapia. Os resultados foram satisfatórios para todos os testes realizados, mesmo para o efeito de polaridade no qual o resultado não foi menor que 1%; está de acordo com as câmaras comerciais reportadas na literatura. Assim, as câmaras de ionização desenvolvidas neste trabalho representam a possibilidade de uso em dosimetria de feixes de elétrons de aceleradores lineares em Serviços de Radioterapia.

Palavras-Chave: ionization chambers; plates; dosimetry; x radiation; electron beams; linear accelerators; radiotherapy

NONATO, FERNANDA B.C. Projeto, construção e caracterização de sistemas de referência para feixes de elétrons de aceleradores clínicos. Orientador: Linda Viola Ehlin Caldas. 2014. 125 f. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/T.85.2014.tde-28112014-095441. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/23232. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A radioterapia é uma modalidade terapêutica que utiliza radiações ionizantes para erradicar as células neoplásicas do organismo humano. Um dos requisitos para o sucesso desta metodologia de tratamento está na utilização adequada dos sistemas de planejamento, os quais, dentre outras informações, estimam a dose a ser administrada aos pacientes. Atualmente, códigos de transporte de radiação têm proporcionado grandes subsídios a estes sistemas de planejamento, uma vez que viabilizam avaliações dosimétricas acuradas nos órgãos e tecidos específicos de um paciente. O modelo utilizado por estes códigos para descrever a anatomia humana de forma realista é denominado Objeto Simulador Segmentado (OSS), que consiste na representação das estruturas anatômicas do corpo em discretos elementos de volume (voxels), os quais são diretamente associados aos dados tomográficos. Atualmente, os OSS possíveis de serem inseridos e processados pelo código de transporte MCNP (Monte Carlo N-Particle), apresentam voxels com resoluções da ordem de 3-4 mm. No entanto, tal resolução compromete a discriminação de algumas estruturas finas do corpo, tais como a pele. Neste contexto, o presente estudo propõe a criação de uma rotina de cálculo que discrimine a região da pele, com espessura e localização próximas do real, nos OSS e os habilite para avaliações dosimétricas acuradas. A metodologia proposta consiste na manipulação dos elementos de volume dos OSS de forma a segmentá-los e subdividi-los em diferentes espessuras de pele. A fim de validar os dados obtidos por cálculos, foram realizadas avaliações experimentais de dosimetria de pele em objetos simuladores antropomórficos com dosímetros termoluminescentes. Verificou-se, ao longo deste estudo, a importância de discriminar a região da pele com localização e espessuras próximas do real, uma vez que foram encontradas diferenças significativas entre as estimativas de dose absorvida na região pelas diferentes representações. A metodologia proposta neste estudo far-se-á útil para avaliações dosimétricas acuradas da região de pele para diversos procedimentos radioterápicos, com particular interesse na radioterapia com feixe de elétrons, na qual se destaca a terapia de irradiação de corpo inteiro (TSET Total Skin Electron Therapy), procedimento radioterápico em implementação no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP).

Palavras-Chave: radiotherapy; thermoluminescent dosimetry; skin; electron beams; image processing; monte carlo method; numerical data; phantoms; radiation dose distributions

ANTUNES, PAULA C.G. Reconstrucao de objetos simuladores segmentados aplicaveis a dosimetria de pele. Orientador: Paulo de Tarso Dalledone Siqueira. 2010. 132 f. Dissertacao (Mestrado) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, Sao Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2010.tde-12082011-164705. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/9614. Acesso em: $DATA.

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Abstract: A saúde do meio ambiente vem sendo comprometida devido ao descarte incorreto de produtos e seus subprodutos. Dentre os contaminantes emergentes encontram-se os fármacos, causadores de problemas ambientais por serem descartados no meio ambiente através dos efluentes. As técnicas convencionais de tratamento são insuficientes na remoção de diversos fármacos, por apresentarem resíduos resistentes e baixa biodegradabilidade. Sendo assim os processos oxidativos avançados vêm sendo estudados como alternativa para o tratamento de diferentes tipos de efluentes. O objetivo desse trabalho foi aplicar o processo de irradiação com feixe de elétrons para reduzir os efeitos tóxicos do propranolol, e de sua mistura com cloridrato de fluoxetina, em solução aquosa. Foram realizados ensaios ecotoxicológicos com o fármaco propranolol, e de sua mistura com o cloridrato de fluoxetina, utilizando como organismos-teste o microcrustáceo Daphnia similis, e a bactéria Vibrio fischeri. Observamos que o organismo D. similis mostrou-se mais sensível as amostras de fármacos quando comparado à bactéria V.fischeri. Após serem submetidas ao tratamento com radiação ionizante, todas as doses aplicadas para o propranolol e a mistura, mostraram significativa redução de toxicidade, tendo como organismo-teste D. similis. Para a bactéria V. fischeri apenas na dose de 5,0 kGy foi verificada a redução da toxicidade para o fármaco propranolol. Quanto à mistura dos fármacos, apenas as doses de 2,5 e 5,0 kGy apresentaram eficiência de remoção da toxicidade. A dose 5,0 kGy mostrou-se a melhor, apresentando redução de 79,94% para D. similis, e 15,64% para V. fischeri, quando expostas ao fármaco propranolol. Quanto à mistura, apresentou 81,59% e 26,93%, para D.similis e V.fischeri, respectivamente.

Palavras-Chave: industrial wastes; drugs; antidepressants; methadone hydrochloride; waste water; waste processing; ionizing radiations; toxicity; radiation effects; liquid wastes; electron beams; bacteria; daphnia; fishes; water treatment; environmental impacts; land pollution control

BOIANI, NATHALIA F. Remoção da toxicidade do fármaco propranolol e de sua mistura com cloridrato de fluoxetina em solução aquosa empregando irradiação com feixe de elétrons. Orientador: Sueli Ivone Borrely. 2016. 113 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2017.tde-06012017-133336. Disponível em: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27140. Acesso em: $DATA.

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