Orientador: Mirian Cristina dos Santos / Banca: Luiz Francisco Malmonge / Banca: Michael Jones da Silva / Resumo: No presente trabalho foram empregados métodos para a determinação de chumbo em vidros provenientes de tubos de raios catódicos (CRT) e solo contaminado por este tipo de resíduo. Para as análises foram utilizadas pequenas partes dos componentes do CRT (televisão e computador) de diferentes fabricantes e desmontadas manualmente. Após a moagem, as amostras vítreas foram analisadas por MEV, EDS e DRX para determinar o tamanho de partículas e a composição elementar do material investigado. Para este estudo foi utilizada uma mistura de proporção de 1:1:1:4 em peso (canhão de elétrons, pescoço, funil e tela). Para as análises por GFAAS as amostras foram digeridas em meio ácido (2,4 mL de HCl, 1,2 mL HNO 3 , 2,4 mL de HF e 2,0 mL de H 2 O), onde cerca 125mg da amostra vítrea foram adicionados em frasco de PTFE. A concentração total de chumbo nos CRTs foi determinada por GFAAS e os valores encontrados para duas misturas provenientes de diferentes amostras foram (735,52 ± 6,12) mg kg -1 e (886,61 ± 5,49) mg kg -1 . A toxicidade da amostra foi avaliada utilizando a norma ABNT NBR 10004:2004 para resíduos sólidos. A mistura foi submetida a ensaios de lixiviação e o extrato lixiviado foi analisado por espectrometria de absorção atômica em chama (FAAS) e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES). Os resultados indicaram que cerca de 85% do Pb presente no resíduo foi lixiviado. Os testes lixiviação realizados para os resíduos de CRTs atingiram os valores de Classe I (resíduo perigoso) de acordo com a norma ABNT NBR 10004:2004, devido à alta concentração de chumbo presente em sua composição. Os resíduos dos CRTs foram utilizados na simulação de descarte inadequado no solo e cultivo de alface em ambiente contaminado, após a colheita foram coletadas amostras de solo e a alface. Foi realizada uma avaliação biométrica da alface para ... / Abstract: In this paper methods for the determination of lead in glass from cathode ray tube (CRT) and soil pipes contaminated by this type of waste were employed. Small parts of components CRT (television and computer) from different manufacturers were used and dismantled manually for analysis. After grinding, the vitreous samples were analyzed by SEM, EDS and XRD to determine the particle size and the elemental composition of the investigated material. For this study a mixture ratio of 1:1:1:4 by weight (electron gun, neck, funnel and screen) was used. For the analyzes by atomic absorption spectrometry in graphite furnace (GFAAS) samples were digested in acid medium ( HCl 2,4 mL, 1,2 mL HNO 3 , 2,4 mL HF and 2,0 mL of H 2 O) where about 125 mg of the glassy sample was added in PTFE bottle from the quantification was performed using the method of addition of analyte. . The total concentration of lead in CRTs was determined by GFAAS and the value for two mixtures from different samples were 735, 52 ± 6, 12 mg.kg -1 and 886.61 ± 5, 49 mg.kg -1 . The toxicity of the sample was assessed using the norm ABNT NBR 10004:2004 solid waste. The mixture was subjected to leaching tests and the leaching extract was analyzed by optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES) and atomic absorption spectrometry in flames (FAAS). The results indicated that about 85% of Pb present in the leach residue. The leaching tests performed for waste CRTs reached values of Class I (hazardous waste) in compliance with norm ABNT NBR 10004:2004, due to the high concentration of lead present in their composition. The danger of the glass was determined using Toxicity Characteristic leashing Procedure ( TCLP ) ( SW- 846 Method 1311 , USEPA 2003) , which determines the toxicity of waste by leaching . Waste CRTs were used in the simulation of improper disposal in soil and lettuce cultivation in contaminated ... / Mestre

Submitted by Marcia Silva (marcia@latec.uff.br) on 2016-02-03T19:51:59Z No. of bitstreams: 1 Dissert Queila da Costa.pdf: 4793341 bytes, checksum: c506d3b0f1dbda0591f766090f48bde6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-03T19:51:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Queila da Costa.pdf: 4793341 bytes, checksum: c506d3b0f1dbda0591f766090f48bde6 (MD5) Previous issue date: 2015-10-20 / Nossa sociedade, a cada dia, demonstra sinais de consumismo sem precedentes, basta que haja o lançamento de um equipamento eletrônico, rapidamente as pessoas se mostram interessadas ao ponto de substituir seu equipamento antigo, em pleno funcionamento, por um que acabou de ser lançado. O Brasil é o país que mais gera e-lixo entre os emergentes, com o problema de que a maior parte destes resíduos não tem destinação apropriada e o risco de contaminação para o meio ambiente e a saúde com metais pesados, tais como mercúrio e chumbo são inevitáveis. Os descartes inadequados de artefatos eletroeletrônicos causam impactos ambientais e podem afetar a saúde humana se não for adequadamente gerenciado. No entanto, não se observa uma política voltada para coleta e gestão desses produtos na cidade de Campos dos Goytacazes, principalmente, os tubos de raios catódicos (CRT´s) utilizados em televisores e monitores de computador antigos, que contêm várias substâncias perigosas, gerando um passivo ambiental (danos ambientais) ao meio onde são descartados, representando assim a responsabilidade social das empresas com os aspectos ambientais. Diante deste contexto, propõem-se como objetivo um modelo de gestão para o lixo eletrônico, com destaque para criação de postos voltados para esse fim no Município de Campos dos Goytacazes. Para buscar dados foram aplicados questionários que tiveram como público alvo um percentual da população adulta, moradores de bairros próximos aos pontos de descartes. A pesquisa, a coleta de dados foi realizada entre os meses de dezembro e fevereiro 2013, no terminal rodoviário urbano e entrevistou-se 58 pessoas de diversas faixas etárias e níveis de escolaridade, representando 34 bairros do município de Campos dos Goytacazes, visando levantar dados referentes ao problema da pesquisa. O segundo questionário foi aplicado em 9 lojas da mesma região da cidade, que comercializam monitores e televisores, com o intuito de verificar o interesse destes em incentivar a devolução desses equipamentos ao inicio da cadeia produtiva, tendo as lojas como referência, no caso os consumidores seriam incentivados a levar o equipamento a ser descartado à uma cooperativa subsidiada pelos lojistas pois de acordo com plano nacional de resíduos sólidos(PNRS), são um dos responsáveis na cadeia produtiva, a fim de que o equipamento tenha uma destinação correta. Por fim, foram consultados cinco especialistas para avaliar o modelo proposto e, segundo eles, o modelo funciona para a coleta de televisores e monitores de computador que usam tubo de raios catódicos. Considera-se que as questões de pesquisa foram respondidas, pois se houver união entre os stakeholders para resolver o problema do descarte inadequado no município, com certeza todos ganharão, diminuindo o impacto ambiental com o incentivo de devolução do equipamento velho na compra do novo, isto alimentaria a cooperativa sempre mantendo o setor funcionando com pessoas que não tinham oportunidades, trazendo dignidade e obtendo ganhos com a venda dos resíduos e se mantendo no negócio a fim de fazer parte da estatística de mostrar que a logística reversa funciona se bem administrada, trazendo ganhos para todos: Economia, sociedade e meio ambiente. / Our society, every day, demonstrates unprecedented consumerism signals, just as there is the launch of an electronic device, quickly people are showing an interest so far as to replace your old equipment in full operation, with one that has just been released. Brazil is the country that generates more e-waste among emerging with the problem that most of these residues is not appropriate disposal and the risk of contamination to the environment and health with heavy metals such as mercury and lead They are inevitable. Inadequate disposal of electronic devices cause environmental impacts and can affect human health if not properly managed. However, it is not observed a policy aimed at collecting and managing such products in the city of Campos dos Goytacazes, mainly cathode ray tubes (CRT's) used in old computer monitors and televisions, which contain various hazardous substances, generating environmental liabilities (environmental damage) in half where they are discarded, thus representing the social responsibility of companies with environmental aspects. Given this context, it is proposed aimed at a management model for electronic waste, especially creating jobs geared to this end in the city of Campos dos Goytacazes. To fetch data were questionnaires that had as target a percentage of the adult population, residents of neighborhoods near the point of disposal. The research, data collection was carried out between the months of December and February 2013, the urban bus and was interviewed 58 people of different ages and educational levels, representing 34 districts of Campos municipality of Goytacazes, aiming to collect data referring to the problem of search. The second questionnaire was applied in 9 stores in the same area of the city that sell monitors and televisions, in order to verify the interest of these to encourage the return of such equipment to the beginning of the production chain, with stores like reference in case consumers would be encouraged to take the equipment to be disposed of to a cooperative subsidized by tenants as according to national plan for solid waste (PNRS), they are one of those responsible in the production chain, so that the equipment has proper destination. Finally, five experts were consulted to evaluate the proposed model and according to them, the model works for the collection of televisions and computer monitors that use cathode ray tube. It is considered that the research questions were answered, as if there is unity among stakeholders to address the improper disposal of problem in the city, surely everyone wins, reducing the environmental impact with the old equipment back incentive on the purchase of new, this would feed the cooperative keeping the industry working with people who had no opportunities, bringing dignity and getting gains from the sale of waste and keeping the business in order to be part of the statistics show that the reverse logistics work if well managed, bringing gains for all: Economy, society and environment.

La economía circular es una de las formas en las que el crecimiento económico sea independiente a sus correspondientes impactos ambientales al cambiar de un patrón de producción y consumo de extraer, usar y disponer a otro en el cual la mayor cantidad de materiales pueda retornar a los procesos de producción. Los artefactos eléctricos y electrónicos (AEE) al final de su vida útil pueden constituirse en una fuente de materiales valiosos en vez de ser dispuestos en un relleno de seguridad ocupando espacio innecesariamente. El objetivo de esta tesis consiste en determinar si los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) pueden ser fuente de materiales valiosos en vez de ser dispuestos en un relleno de seguridad utilizando como objeto de estudio los televisores de tubos de rayos catódicos (CRT-TV). Para esto, se analizó la tenencia de electrodomésticos en los hogares peruanos, se evaluó el impacto de los cambios tecnológicos en la posesión de televisores en el Perú, examinándose además los flujos e inventarios de CRT-TV entre los años 1998 a 2017 y se determinó la factibilidad de recuperar el plomo de las pantallas de los CRT-TV a través de la autorreducción. De forma complementaria, se estimó el consumo de energía de los electrodomésticos en los hogares utilizando el análisis insumo-producto extendido ambientalmente (EEIOA, por sus siglas en inglés). Los resultados indican, en síntesis, que los inventarios de electrodomésticos y sus emisiones de GEI asociadas a su fase de uso continuarán aumentando, que existirán cantidades importantes de televisores obsoletos al final del apagón que deben ser procesados y que la opción de utilizar pellets autorreductores para recuperar el plomo es prometedora, aunque aún requieren de pruebas adicionales. / The circular economy is one of the ways in which economic growth is independent of its corresponding environmental impacts by shifting from a production and consumption pattern of extract, use and dispose to one in which as many materials as possible can be returned to the production process. Waste of electrical and electronic equipment (WEEE or e-waste) can become a source of valuable materials rather than being disposed of in a landfill taking up unnecessary space. The objective of this thesis is to determine whether waste electrical and electronic equipment (WEEE) can be a source of valuable materials instead of being disposed of in a landfill using cathode ray tube televisions (CRT-TV) as the object of study. For this, the ownership of household appliances in Peruvian households was analyzed, the impact of technological changes on the ownership of televisions in Peru was evaluated, and the flows and inventories of CRT-TVs between the years 1998 to 2017 were also examined, and the feasibility of recovering lead from CRT-TV screens through self-reduction was determined. In a complementary manner, the energy consumption of household appliances was estimated using the environmentally extended input–output analysis (EEIOA). The results indicate, in summary, that the inventories of household appliances and their GHG emissions associated with their use phase will continue to increase, that there will be significant quantities of obsolete TV sets at the end of the switchoff that need to be processed, and that the option of using self-reducing pellets to recover lead is promising, although it still requires further testing.

Catalisadores catódicos para aplicação em células a combustível alcalinas (AFCs) baseados em dióxido de manganês, como alternativa aos tradicionais catalisadores baseados em platina foram estudados no presente trabalho. O principal objetivo foi avaliar a viabilidade do uso de α-MnO2 através do estudo da atividade eletrocatalítica frente à reação de redução de oxigênio (RRO) do referido óxido em comparação com a atividade eletrocatalítica do material de referência baseado em platina, visando minimizar os elevados custos desses catalisadores que tornam muito restrita a comercialização das células a combustível apesar das vantagens comprovadas desse tipo de tecnologia. O uso de α-MnO2 para completa substituição da platina se mostrou viável por apresentar atividade catalítica comparável à da platina, e com a vantagem adicional de ser um material de menor custo devido à sua abundância. Estudos prévios demonstraram que a RRO catalisada pelo dióxido de manganês ocorre preferencialmente por duas vias: redução direta via quatro elétrons, ou redução por dois elétrons com formação de peróxido de hidrogênio como produto final. A redução direta via quatro elétrons é o mecanismo mais comum, seguido na maioria das estruturas cristalográficas, e é o mecanismo de reação de interesse para aplicação em células a combustível, sendo, portanto, o peróxido de hidrogênio um produto indesejável para esse tipo de aplicação. Foram promovidas modificações do referido óxido de manganês (α-MnO2) pela incorporação de metais não nobres (Cu e Bi) para estudar o impacto dessas modificações nas propriedades físico-químicas desses óxidos. Os resultados obtidos demonstraram que a dopagem com Cu não promoveu alterações significativas nas propriedades desses óxidos. Em contrapartida, a dopagem com bismuto promoveu resultados significativos. A incorporação de Bi3+ na estrutura cristalina do α-MnO2 promoveu o aumento da condutividade eletrônica desse óxido, permitindo assim a eliminação do suporte de carbono, ocasionando desse modo, a eliminação quase que total da formação de peróxido de hidrogênio. Dessa maneira, os resultados mostraram que no caso específico desse material dopado, a RRO se dá predominantemente pela redução direta via quatro elétrons. Os resultados apresentados no presente trabalho, demonstraram que a dopagem do α-MnO2 com Bi3+ resulta em um material bastante promissor como catalisador catódico de AFCs. / Cathode catalysts for application in alkaline fuel cells (AFCs) based on manganese dioxide as alternative to traditional platinum-based catalysts were studied in this work. The main objective was to evaluate the feasibility of using α-MnO2 through the study of electrocatalytic activity toward the oxygen reduction reaction (ORR) of said oxide compared to the electrocatalytic activity of platinum-based reference materials, aiming to cheapen the high costs of these catalysts that make very limited the marketing of fuel cells despite the proven benefits of such technology. The use of α-MnO2 as a complete substitution of platinum demonstrated to be viable due to its catalytic activity comparable with that of platinum, having the additional advantage of being a less costly material because of its abundance. Previous studies demonstrated that the ORR catalyzed by manganese dioxide takes place preferably in two ways: Direct reduction via four electrons or two electrons by reduction with formation of hydrogen peroxide as the final product. The direct reduction via four electrons is the most common mechanism, followed in most crystal structures, and the reaction mechanism is the one of interest for application in fuel cells. The production of hydrogen peroxide is undesirable for this type of application. Modifications of said manganese oxide (α-MnO2) by the incorporation of non-noble metals (Cu and Bi) were promoted to study the impact of these modifications on the physicochemical properties of these oxides. The results showed that doping with Cu did not cause significant changes in the properties of these oxides. By contrast, doping with bismuth promoted interesting and significant results. The incorporation of Bi3+ in a crystalline structure of α-MnO2 promoted the increase of the electronic conductivity of this oxide, thereby allowing the elimination of the carbon support, consequently causing the almost complete elimination of the formation of hydrogen peroxide. Thus, the results showed that in the specific case of this doped material, the ORR occurs predominantly by direct reduction via 4 electrons. The results presented in this study demonstrated that the α-MnO2 doped with Bi3+ showed a very promising cathode material for application in AFCs.

Catalisadores catódicos para aplicação em células a combustível alcalinas (AFCs) baseados em dióxido de manganês, como alternativa aos tradicionais catalisadores baseados em platina foram estudados no presente trabalho. O principal objetivo foi avaliar a viabilidade do uso de α-MnO2 através do estudo da atividade eletrocatalítica frente à reação de redução de oxigênio (RRO) do referido óxido em comparação com a atividade eletrocatalítica do material de referência baseado em platina, visando minimizar os elevados custos desses catalisadores que tornam muito restrita a comercialização das células a combustível apesar das vantagens comprovadas desse tipo de tecnologia. O uso de α-MnO2 para completa substituição da platina se mostrou viável por apresentar atividade catalítica comparável à da platina, e com a vantagem adicional de ser um material de menor custo devido à sua abundância. Estudos prévios demonstraram que a RRO catalisada pelo dióxido de manganês ocorre preferencialmente por duas vias: redução direta via quatro elétrons, ou redução por dois elétrons com formação de peróxido de hidrogênio como produto final. A redução direta via quatro elétrons é o mecanismo mais comum, seguido na maioria das estruturas cristalográficas, e é o mecanismo de reação de interesse para aplicação em células a combustível, sendo, portanto, o peróxido de hidrogênio um produto indesejável para esse tipo de aplicação. Foram promovidas modificações do referido óxido de manganês (α-MnO2) pela incorporação de metais não nobres (Cu e Bi) para estudar o impacto dessas modificações nas propriedades físico-químicas desses óxidos. Os resultados obtidos demonstraram que a dopagem com Cu não promoveu alterações significativas nas propriedades desses óxidos. Em contrapartida, a dopagem com bismuto promoveu resultados significativos. A incorporação de Bi3+ na estrutura cristalina do α-MnO2 promoveu o aumento da condutividade eletrônica desse óxido, permitindo assim a eliminação do suporte de carbono, ocasionando desse modo, a eliminação quase que total da formação de peróxido de hidrogênio. Dessa maneira, os resultados mostraram que no caso específico desse material dopado, a RRO se dá predominantemente pela redução direta via quatro elétrons. Os resultados apresentados no presente trabalho, demonstraram que a dopagem do α-MnO2 com Bi3+ resulta em um material bastante promissor como catalisador catódico de AFCs. / Cathode catalysts for application in alkaline fuel cells (AFCs) based on manganese dioxide as alternative to traditional platinum-based catalysts were studied in this work. The main objective was to evaluate the feasibility of using α-MnO2 through the study of electrocatalytic activity toward the oxygen reduction reaction (ORR) of said oxide compared to the electrocatalytic activity of platinum-based reference materials, aiming to cheapen the high costs of these catalysts that make very limited the marketing of fuel cells despite the proven benefits of such technology. The use of α-MnO2 as a complete substitution of platinum demonstrated to be viable due to its catalytic activity comparable with that of platinum, having the additional advantage of being a less costly material because of its abundance. Previous studies demonstrated that the ORR catalyzed by manganese dioxide takes place preferably in two ways: Direct reduction via four electrons or two electrons by reduction with formation of hydrogen peroxide as the final product. The direct reduction via four electrons is the most common mechanism, followed in most crystal structures, and the reaction mechanism is the one of interest for application in fuel cells. The production of hydrogen peroxide is undesirable for this type of application. Modifications of said manganese oxide (α-MnO2) by the incorporation of non-noble metals (Cu and Bi) were promoted to study the impact of these modifications on the physicochemical properties of these oxides. The results showed that doping with Cu did not cause significant changes in the properties of these oxides. By contrast, doping with bismuth promoted interesting and significant results. The incorporation of Bi3+ in a crystalline structure of α-MnO2 promoted the increase of the electronic conductivity of this oxide, thereby allowing the elimination of the carbon support, consequently causing the almost complete elimination of the formation of hydrogen peroxide. Thus, the results showed that in the specific case of this doped material, the ORR occurs predominantly by direct reduction via 4 electrons. The results presented in this study demonstrated that the α-MnO2 doped with Bi3+ showed a very promising cathode material for application in AFCs.