ISEP - Dissertações de Mestrado
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Browsing ISEP - Dissertações de Mestrado by Sustainable Development Goals (SDG) "12:Produção e Consumo Sustentáveis"
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- A relevância da modelagem computacional na otimização dos sistemas de ventilação para a mitigação de poluentes em cozinhas industriaisPublication . SILVA, ALISSON SANTOS; Santos, Carlos Miguel Pereira da SilvaEste trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de sistemas de ventilação em cozinhas profissionais, integrando resultados experimentais, cálculos normativos e simulações numéricas, de modo a fornecer critérios de projeto mais realistas para a contenção de poluentes e a eficiência energética. O percurso metodológico estruturou-se em três eixos complementares. No eixo experimental, foi conduzido um ensaio em cozinha-laboratório equipada com hotte de extração, cortinas de ar e sistema de compensação, com grelhador operando em regime intensivo e alimentação controlada de água para geração de vapor. As variáveis de temperatura, humidade relativa, pressão e caudais foram monitorizadas a cada dois segundos em pontos estratégicos, e a taxa de remoção de vapor foi determinada por análise psicrométrica a partir das propriedades do ar húmido e dos caudais de extração. No eixo normativo, o dimensionamento foi realizado de acordo com a norma EN 16282, aplicando-se o método preliminar baseado na velocidade de captura e o método detalhado, que considera carga térmica, fatores geométricos e indução da pluma. Os resultados forneceram caudais de 3033 e 2844 metros cúbicos por hora, respetivamente, sendo o segundo adotado como referência para as análises. No eixo numérico, desenvolveu-se modelação computacional em plataforma comercial integrada ao ambiente CAD, com malha cartesiana de células cortadas, modelo de turbulência modificado e transporte de espécie para vapor de água. Foram avaliados critérios de convergência espacial e temporal, estabelecendo-se malha de base de 30 milímetros e passo temporal de 0,25 segundos como compromisso entre custo computacional e precisão. A investigação organizou-se em dezasseis cenários: o primeiro validou o modelo CFD frente ao ensaio físico; os seguintes isolaram o efeito da cortina e da compensação; e os restantes compararam combinações de geometria, extração e emissão normativas e experimentais. A validação demonstrou que o modelo reproduz a evolução temporal e espacial da pluma com fidelidade aceitável, obtendo erro médio de 7,62 por cento e coeficiente de determinação de 0,79. A análise dos dispositivos auxiliares revelou funções complementares: a compensação moderou picos térmicos, enquanto a cortina organizou o jato e reduziu o espalhamento lateral; a ausência de ambos levou a maior instabilidade, acréscimo da carga térmica acumulada e redução da eficiência de captação para 50 por cento. Nos cenários comparativos, verificou-se que todos apresentaram algum nível de fuga, mesmo quando dimensionados por norma, e que a variabilidade da emissão e os efeitos de parede da geometria real intensificam episódios críticos. Concluiu-se que critérios normativos baseados em limites fixos são insuficientes para representar a complexidade de cozinhas reais, e que abordagens integradas, considerando experimentação, simulação e análise crítica de normas, oferecem subsídios mais robustos para o projeto de sistemas de ventilação, alinhando segurança, eficiência energética e sustentabilidade.
- Análise e medidas a implementar para a redução das emissões de carbono da empresa France Air PortugalPublication . TATO, ANA RITA BARRADAS; Ávila, Paulo António da Silva; Mota, Alzira Maria Teixeira daA presente dissertação tem como principal objetivo calcular a pegada carbónica da France Air Portugal, uma empresa do setor de ventilação e climatização, com vista à identificação das principais fontes de emissão de gases de efeito de estufa e à proposta de estratégias de mitigação. Para tal, foi realizada uma pesquisa bibliográfica aprofundada sobre metodologias de cálculo de emissões, com destaque o GHG Protocol e normas internacionais de referência. O estudo recorreu à recolha de dados da empresa relativos ao período de 2020 a 2024, abrangendo fontes de emissão diretas e indiretas associadas às operações, ao consumo energético, às viagens de negócio, à gestão de resíduos e às deslocações dos colaboradores. Os resultados obtidos revelam que as emissões diretas provenientes da frota automóvel e das perdas de gases refrigerantes, bem como o consumo de eletricidade e as viagens aéreas de negócios, representam os principais contributos para a pegada total da empresa. A análise permitiu ainda identificar oportunidades de melhoria, como a transição para viaturas elétricas, a otimização de deslocações profissionais e o reforço da sensibilização interna. A antecipação voluntária da empresa a futuras exigências legais evidencia o seu compromisso com a sustentabilidade e posiciona- de forma competitiva no mercado.
- Avaliação do ciclo de vida da pegada de carbono e estratégias de economia circular para a subestação de Ponte de LimaPublication . CARDOSO, ANDRÉ SANTOS; Andrade, Tiago BrancoThis document explores and contributes to the strengthening of the integration of circular economy and sustainability criteria in the infrastructure of REN (Redes Energéticas Nacionais), focusing particularly in the Ponte de Lima substation. The growing environmental concerns and the European Union’s ambitious climate goals place increasing pressure on the energy sector to evolve from the traditional linear economy model to a more sustainable circular economy model. This transition is of utmost importance, as the energy sector is both an enabler of society’s decarbonization and, at the same time, a significant consumer of virgin materials and source of emissions. In the context of the circular economy, this document addresses methodologies, frameworks, and implementation tools, as well as initiatives to support the adoption of strategies for extending the lifecycle of assets, integrating recycled materials into construction works, and minimizing waste through product design and operation and maintenance strategies. The document also explores the state of the circular economy in the European Union and in Portugal, analyzing the goals set by both, as well as the current state of virgin material use, waste management, and public opinion on the matter within the EU. Finally, the document emphasizes the challenges that transmission system operators face and need to address, such as asset lifecycle management and resource efficiency, highlighting the importance of implementing circular practices and their benefits. Subsequently, a benchmark of several European transmission system operators comparable to REN in terms of operations and objectives was carried out, with the purpose of analyzing their strategies and efforts for the possible incorporation of best practices. This analysis revealed that several companies are already directing attention and resources toward transitioning to a circular economy, achieving quantitative results. Lastly, a brief description of REN’s national infrastructure and the role it assumes as an operator was provided. The initiatives and projects implemented or underway at REN for the integration of the circular economy into its operations were also analyzed. The implementation of a circular economy strategy at REN represents a major challenge, one that cuts across several internal departments and impacts the entire supply chain.
- Cálculo da pegada de carbono de adesivos hotmeltPublication . FIDALGO, DAVID DO NASCIMENTO; Martins, Florinda FigueiredoOs adesivos hotmelt são materiais termoplásticos utilizados para unir dois substratos após a sua fusão. Estes adesivos podem ser utilizados em inúmeras indústrias, como a de embalagens, construção, cuidados de saúde, entre outros, distinguindo-se dos restantes tipos de adesivos pela ausência de solventes na sua composição. Tendo em conta a crescente preocupação das indústrias com a sustentabilidade, este estudo foi realizado em parceria com a Colquímica Adhesives com o objetivo de implementar uma metodologia para determinar a pegada de carbono dos adesivos hotmelt produzidos pela empresa, desde o “berço até ao portão” (Cradle to Gate), ou seja, desde a extração das matérias-primas utilizadas até à saída da fábrica. Para isso, foram recolhidas informações em relação às matérias-primas e materiais de embalagem utilizados, bem como do processo de produção do adesivo. Para auxiliar o cálculo, foi utilizado um software de avaliação de ciclo de vida gratuito, o openLCA 2.4.0. Como caso de estudo, foi selecionado um adesivo hotmelt, designado neste projeto como PE3, e a sua pegada de carbono foi calculada para cada fábrica da empresa. Os resultados obtidos demonstraram que o adesivo apresentou uma pegada de carbono média de 3,35 kg de CO2eq por kg de adesivo produzido, considerando as três unidades de produção da empresa. Ficou ainda evidente que a fase do ciclo de vida do produto que contribuiu mais para esta categoria de impacto foi a extração e produção das matérias-primas utilizadas, representando em média cerca de 89,9% da pegada de carbono, devendo ser o foco prioritário de estudos futuros para a redução da pegada de carbono dos produtos produzidos pela empresa.
- Caracterização e avaliação bioquímica de produtos marinhos para determinação de origem geográfica e qualidade nutricionalPublication . AZEREDO, BEATRIZ JORGE MAGALHÃES DE; Ferreira, Maria João Dantas Ramalhosa; Soares, Cristina Maria DiasSeafood fraud, particularly the mislabelling of geographic origin, undermines consumer trust and sustainable fisheries management. This study developed an integrated framework combining consumer insights, nutritional profiling, and amino acid (AA)-based chemometric analysis to authenticate the origin of Trachurus trachurus from the Portuguese coast. A consumer survey (n=102) revealed high awareness of seafood mislabelling (68%) but low selfefficacy in detecting origin (56%), underscoring a clear demand for scientific verification. Biochemically, gravimetric analysis of n-hexane extracts revealed that neutral lipid content varied significantly by region, ranging from 13.5% (Peniche) to 18.2% (Sines) on a dry weight basis. The crude protein content, determined by the Kjeldahl method, was consistently high (76.2–80.2%), with Olhão, Peniche, and Sines forming a distinct high-protein cluster. From 150 individual fish, High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) with methanesulfonic acid hydrolysis, optimised to preserve labile AAs, quantified 17 proteinogenic AAs via pre-column derivatization (OPA/FMOC) and fluorescence detection, with pronounced geographical variations observed in glutamic acid, aspartic acid, and proline. Multivariate analysis confirmed distinct location-based clustering in the AA profiles. To build a predictive authentication tool, machine learning models were developed and compared. A supervised Linear Discriminant Analysis (LDA) model achieved 82.7 ± 4.4% cross-validation accuracy, outperforming a Random Forest (RF) classifier (76.0 ± 7.8%), and demonstrated 66.7% accuracy on an independent test set. The top discriminative AAs for origin were glutamic acid, aspartic acid, tyrosine, tryptophan, and isoleucine. These results confirm that AA profiles serve as a robust biochemical fingerprint for geographical authentication. This research provides a practical, science-based framework to enhance traceability systems, thereby supporting sustainable fisheries and restoring consumer confidence in seafood supply chains.
- Desenvolvimento e implementação de um módulo de descargas sanitárias para casa de banho, com o reaproveitamento de águas residuaisPublication . PEREIRA, PEDRO FILIPE CASTRO; Fonseca, Luís Miguel Ciravegna Martins daEste trabalho consiste no desenvolvimento e implementação de um módulo compacto de reaproveitamento de águas cinzentas, recolhidas de lavatórios e bases de duche, para utilização em descargas sanitárias que permite uma poupança de até 63% de água potável nas casas de banho, e até 97,8% do consumo de água potável nas descargas sanitárias. O projeto foi realizado devido à crescente escassez de água potável e ao elevado desperdício associado às descargas sanitárias. Neste sentido, esta dissertação procura promover uma gestão mais sustentável dos recursos hídricos e contribuir para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável. Para tal, foi seguida a metodologia Design Science Research, que incluiu as etapas de conceção, seleção de fornecedores, desenvolvimento do protótipo e testes de validação. O sistema integrou componentes como filtros de 90 μm e 25 μm, carvão ativado, unidade de radiação ultravioleta, bombas submersíveis, reservatório e um sistema automático de controlo de níveis. Os ensaios físico-químicos e hidráulicos confirmaram a viabilidade técnica do sistema, e os cálculos de desempenho evidenciaram reduções expressivas no consumo de água potável, tanto em habitações como no setor hoteleiro: uma poupança de 63% no consumo de água potável em habitações, de 45% em unidades hoteleiras e de até 97,8% do consumo de água potável nas descargas sanitárias. Em contexto residencial, os resultados foram particularmente expressivos. A combinação da adoção de sanitas eficientes (redução média de 25% por descarga), torneiras de baixo caudal (poupança de 45%) e chuveiros otimizados permitiu diminuir o consumo diário de água na casa de banho em cerca de 62,7%, o que corresponde a aproximadamente 193 litros poupados por dia numa família de quatro pessoas. Dentro desta redução, destaca-se a substituição de até 97,8 % da água potável usada em descargas sanitárias por água cinzenta tratada, deixando apenas uma fração residual a cargo da rede pública. No setor hoteleiro, onde o consumo médio é de 345 litros por quarto em cada noite, a aplicação da mesma lógica levou a uma redução global de 47,5 %, equivalente a 163,9 litros poupados por quarto em cada noite. Os maiores ganhos concentram-se na casa de banho: o consumo de duches e lavatórios foi reduzido em 45 %, enquanto as descargas sanitárias passaram de 103,5 para apenas 1,7 litros de água potável por quarto em cada noite, representando uma substituição de 98,4 % da água utilizada nesta função por água cinzenta tratada. Estes resultados demonstram que o módulo desenvolvido não só é tecnicamente viável e ambientalmente sustentável, como também garante um impacto económico direto pela redução das faturas de água. A solução mostra-se escalável e adaptável a diferentes tipologias de edifícios, reforçando a economia circular e a resiliência hídrica, e contribuindo de forma clara para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
- Fitorremediação de nutrientes em excesso na Ribeira da Costa/CourosPublication . MARTINS, ANA RITA TEIXEIRA; Gonçalves, Ana Clara Fortio Mourato Teixeira Grosso; Morais, Simone BarreiraA crescente pressão antrópica sobre os sistemas fluviais urbanos tem conduzido a fenómenos de degradação ecológica e eutrofização, exigindo soluções sustentáveis e eficazes para a melhoria da qualidade da água. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficácia de três espécies de macrófitos, T. latifolia L., J. effusus L. e I. pseudacorus L., na remoção de nutrientes (nitratos, azoto amoniacal e fósforo) através de ensaios laboratoriais controlados, e a sua posterior aplicação em contexto real, na Ribeira da Costa/Couros, Guimarães, como estratégia de reabilitação ecológica. Os resultados laboratoriais demonstraram que T. latifolia, I. pseudacorus e J. effusus foram particularmente eficazes na remoção de nitratos, com taxas de remoção de 100% em todos os casos, comparativamente aos 33,4% observados no grupo controlo, resultando em diferenças estatisticamente significativas. Relativamente ao fósforo, J. effusus obteve uma taxa de remoção de 100%, I. pseudacorus de 98,5% e T. latifolia de 96,0% em contraste com os 71,1% registados no controlo. Quanto ao fosfato, J. effusus revelou novamente uma remoção completa (100%), seguida por I. pseudacorus com 98,5% e T. latifolia com 96,1%, superando significativamente os 65,7% do grupo sem plantas. As diferenças estatisticamente significativas na remoção de fósforo e fosfato foram observadas apenas entre I. pseudacorus e J. effusus em comparação com o grupo controlo. Relativamente ao azoto amoniacal, observaram-se taxas mais moderadas, com T. latifolia a alcançar 87,8%, I. pseudacorus 86,1% e J. effusus 85,3%, comparativamente aos 77,4% do grupo controlo, não tendo sido detetadas diferenças estatisticamente significativas neste parâmetro. A análise visual confirmou o desenvolvimento das plantas ao longo do ensaio, com maior vigor observado em T. latifolia e I. pseudacorus. Em contexto real, verificou-se um crescimento satisfatório das espécies em zonas da ribeira com menor perturbação humana, embora tenha sido observada a proliferação de espécies invasoras e o desaparecimento dos macrófitos introduzidos em zonas mais expostas. Os resultados de monitorização da água apontam para uma manutenção da qualidade da mesma, sem alterações significativas, o que reforça a importância da densidade de plantação, tempo de maturação e controlo de variáveis externas, como descargas ilegais, carga contaminante e presença de espécies exóticas. Estes resultados validam o potencial da fitorremediação com macrófitos como ferramenta de reabilitação ecológica urbana e destacam a necessidade de abordagens integradas e de longo prazo para garantir a sua eficácia.
- Microplásticos e outros poluentes em ambiente aquático: estudo de interações e novas estratégias de remoçãoPublication . PEREIRA, INÊS MARIA FERNANDES; Fernandes, Virgínia Maria Monteiro da CruzO presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de remoção de MPs de águas recorrendo a nanopartículas magnéticas de ferro (MNPs). Foram testados 4 tipos de MPs, Poliamida – Nylon 6 (PA6) de 15-20 μm, Politetrafluoretileno (PTFE) de 20 μm, Politetrafluoretileno (PTFE) de 6-9 μm e Polimetilmetacrilato (PMMA) de 15 μm. Foi também estudado o efeito da modificação das MNPs ao nível das camadas adjacentes (Fe3O4MNPs - partículas A1 e B1; Fe3O4MNPs@TEOS - A2 e B2; e Fe3O4MNPs@TEOS@MPS - A3 e B3) e dos tempos de síntese (1 h - partículas A e 30 min - partículas B). Foi feita a caracterização por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) dos MPs virgens e das MNPs antes e após os ensaios. Foram também analisadas algumas das MNPs por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) e por microscopia eletrónica de transmissão (TEM). Através dos espectros de FTIR foi possível identificar os grupos funcionais que compõem tanto os MPs como as MNPs, pelas imagens de SEM foi possível aferir a forma das MNPs e pelas análises TEM foi avaliado o respetivo tamanho. Nos ensaios realizados foi possível verificar que a composição das camadas das MNPs influenciam a eficiência de remoção obtida, principalmente pelo tipo de interações que estabelecem com os MPs, tendo sido possível identificar a existência de interações hidrofóbicas entre duas das nanopartículas e o PTFE. Outros fatores, como o tamanho das MNPs e as respetivas concentrações, foram estudados, observando-se que a influência do tamanho das MNPs depende do MP e que no geral para a concentração de 1 g/L foram obtidas percentagens de remoção superiores do que para 0,5 g/L. As percentagens de remoção obtidas encontram-se na gama 31,4 - 54,4 %, para o PA6 (dimensão 15-20 μm), 94,3 - 95,2 % para o PTFE (dimensão de 20 μm), 76,4 - 93,9 % para o PTFE (dimensão 6-9 μm) e 55,0 - 85,8 % para o PMMA (dimensão de 15 μm).