Abstract This research aimed to evaluate the implementation of a university outreach initiative involving digital technologies toward elementary and middle-school students’ awareness of the rational use of energy and climate protection conducted during the Covid-19 pandemic. Therefore, we developed a short course, taught remotely, with twenty students from ten to thirteen years old enrolled in schools from the state system of Santa Catarina in the city of Araranguá. For this course, we developed didactic materials about the following themes: a) energy sources and emissions, b) transport energy and emissions, and c) energy efficiency and climate protection. From the data collected, we could see that the approach to energy efficiency and climate protection themes can contribute to developing perceptions about reducing environmental impacts. We have also identified the importance of contextually approaching these themes, as proposed by the course, to facilitate students’ learning and their transmission of necessary knowledge to their families regarding each person’s role in environmental protection. Hence, we can conclude that university outreach is an opportunity to approximate schools from the academy in building methodologies that lead to the teaching and learning of different topics and, perhaps, the adoption of new habits, mainly in the case of environmental education. Furthermore, we concluded that digital technologies are powerful tools for implementing outreach initiatives in pandemic contexts.

Resumo Esta pesquisa objetivou avaliar a implementação de uma iniciativa de extensão universitária, envolvendo tecnologias digitais, voltada à sensibilização de estudantes dos anos finais do ensino fundamental para o uso racional de energia e a proteção climática, realizada no contexto da pandemia de Covid-19. Para tanto, desenvolveu-se um minicurso, ministrado de forma remota, do qual participaram vinte alunos, com idade entre 10 e 13 anos, matriculados em escolas da rede estadual de Santa Catarina, localizadas na cidade de Araranguá. Para esse minicurso, elaboraram-se materiais didáticos, cujos temas foram os seguintes: a) fontes de energia e emissões, b) energia para o transporte e emissões e c) eficiência energética e proteção climática. A partir dos dados coletados, verificou-se que a abordagem de temas relacionados à eficiência energética e à proteção climática pode contribuir para o desenvolvimento de percepções voltadas à redução de impactos sobre o meio ambiente. Identificou-se também a importância desses temas serem abordados de forma contextualizada, como proposto no minicurso, tanto por facilitar a aprendizagem dos estudantes quanto por favorecer que eles levem para suas famílias saberes importantes sobre o papel de cada um na proteção ambiental. Pode-se concluir, portanto, que a extensão universitária se mostra como uma oportunidade para aproximar escolas e academia na construção de metodologias que levem ao ensino e ao aprendizado de diferentes assuntos e, quiçá, à adoção de novos hábitos, especialmente no caso da educação ambiental. Ademais, concluiu-se que as tecnologias digitais são ferramentas potentes na realização de iniciativas de extensão em contextos pandêmicos.

RESUMO Óxidos de ferro recuperados da drenagem ácida de minas representam uma matéria-prima potencial para a produção de baixo custo de nanogoetita ou nanohematita, com grau de pureza adequado para o seu uso como catalisador em processos de tratamento de efluentes líquidos com ozônio. Assim, a toxicidade das nanopartículas de ferro precisa ser determinada para prever seu impacto no meio ambiente, antes e depois de terem sido utilizadas nesses processos. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar a toxicidade de nanogoetita e nanohematita produzidas a partir da drenagem ácida de minas bem como comparar os resultados com hematita sintética de alta pureza. A nanogoetita foi obtida da drenagem ácida de minas e, após seu tratamento térmico a 450°C, produziu nanopartículas de hematita. Os materiais foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e determinação da área superficial específica e porosidade com base nas isotermas de adsorção/dessorção de N2. Foram realizados os ensaios de ecotoxicidade usando os protocolos padronizados para bioluminescência com Vibrio fischeri, letalidade da Artemia sp., germinação de sementes de Lactuca sativa L. (alface) e crescimento das raízes de Allium cepa L. (cebola). Os resultados de toxicidade indicaram estabilidade das nanopartículas, que não são alteradas significativamente pela ação do ozônio em meio aquoso. Para todas as amostras, os valores indicaram baixa ou nenhuma toxicidade nas condições dos experimentos, para os bioindicadores utilizados. Esses resultados fornecem indicação de que as nanopartículas de ferro recuperadas da indústria de resíduos podem ser usadas como catalisadores sem efeitos adversos ao meio ambiente.

ABSTRACT Iron oxides recovered from acid mine drainage represent a potential raw material for the low-cost production of nanogoethite or nanohematite, with a degree of purity suitable for its use as a catalyst in processes for treating liquid effluents with ozone. Thus, the toxicity of iron nanoparticles needs to be determined to predict their impact on the environment, before and after they have been used in these processes. In this context, the objective of this study was to evaluate the toxicity of nanogoethite and nanohematite produced from acid mine drainage as well as to compare the results with high-purity synthetic hematite. Nanogoethite was obtained from acid mine drainage and, after its heat treatment at 450°C, produced nanoparticles of hematite. The materials were characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and determination of the specific surface area and porosity based on N2 adsorption/desorption isotherms. Ecotoxicity tests were carried out using standardized protocols for bioluminescence with Vibrio fischeri, lethality of Artemia sp, germination of Lactuca sativa L (lettuce) seeds, and growth of Allium cepa L (onion) roots. The toxicity results indicated stability of the nanoparticles, which are not significantly altered by the action of ozone in aqueous medium. For all samples, the values indicated low or no toxicity under the conditions of the experiments. These results provide an indication that the iron nanoparticles recovered from the waste industry can be used as catalysts without adverse effects on the environment.

Resumo A drenagem ácida de mina da mineração de carvão é um dos mais graves problemas ambientais que existem atualmente e é caracterizada, principalmente, por apresentar elevada acidez, baixo pH e expressiva concentração de metais tóxicos, como ferro, Mn e muitos outros, afetando diretamente mananciais e rios. Em busca de uma alternativa que pudesse melhorar, de forma eficiente e econômica, os níveis de acidez e ferro da água impactada pela drenagem ácida de mina, foi desenvolvido um adsorvente geopolimérico à base de materiais residuais da indústria cerâmica e do beneficiamento de arroz (cinzas da casca de arroz). O objetivo desta pesquisa foi avaliar a eficiência do geopolímero na remoção de íons ferro em água contaminada com drenagem ácida de mina. Foram avaliados aspectos de dosagem do adsorvente, efeito da temperatura, concentrações iniciais de ferro, cinética e parâmetros termodinâmicos do processo de adsorção. O percentual de ferro removido foi de 92,76%, à temperatura de 25 °C, em um período de 20 min, com uma concentração de adsorvente de 4 g L-1. A capacidade máxima de adsorção de ferro pelo geopolímero foi de 7,18 mg.g-1. O principal mecanismo de adsorção ocorreu em razão da quimissorção, que segue o modelo cinético de pseudossegunda ordem. O geopolímero se mostrou como uma alternativa eficiente ao tratamento de água contaminada com drenagem ácida de mina.

Abstract Acid mine drainage is a worldwide problem and is characterized by high acidity, low pH and expressive concentration of heavy metals, such as iron, Mn and many others, directly affecting water sources and rivers. In search of an alternative that could efficiently and economically improve the levels of acidity and water iron impacted by acid mine drainage, a geopolymeric adsorbent based on residual materials was developed: from the ceramic industry and rice processing (rice husk ash). In this work, it was evaluated the efficiency of the geopolymer in removing iron ions in water contaminated with acid mine drainage. Aspects of adsorbent dosage, temperature effect, initial iron concentrations, kinetics and thermodynamic parameters of the adsorption process were evaluated. The percentage of iron removed was 92.76%, at a temperature of 25 °C, for 20 min, with an adsorbent concentration of 4 g L-1, with the maximum capacity for adsorption of iron by the geopolymer being 7.18 mg.g-1. The main mechanism of adsorption occurred due to chemisorption, which follows the kinetic model of pseudo-second order. Geopolymer appears potentially useful an efficient alternative in the treatment of water contaminated with acid mine drainage.

ABSTRACT This study evaluated the removal of Rhodamine B dye by biosorption using Araucaria angustifolia sterile bracts. It also aimed to evaluate the treatment of a synthetic wastewater holding that dye. The biosorbent was characterized by infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis. Equilibrium biosorption studies were made with the exposure of biosorbent to aqueous solutions of rhodamine B at different pH and initial concentrations. Removal tests for wastewater containing dye were performed with the bracts, and efficacy was assessed by the percentage of uptake of dye and bioassays. The infrared characterization showed peaks that are features to groups on carbohydrates and lignin, the major components in bract composition. The biosorption equilibrium studies presented acid media as the best condition for dye removal. The rate-controlling step of the biosorption was found to be governed by chemical processes (second order kinetics) and shown to be a heterogeneous biosorption based on the fit to the Freundlich equation model. The treatment for synthetic wastewater (125 mg/L) reduced the mass of rhodamine B by 96 % and caused a decrease of toxic effects. The results show that sterile bracts can be considered as a low-cost alternative biosorbent to be applied on the removal of water pollutants and treatment of potentially toxic effluents.

RESUMEN En este estudio se evaluó la remoción del colorante rodamina B de soluciones acuosas por bioadsorción usando brácteas estériles de Araucaria angustifolia y su aplicación en el tratamiento de un agua residual sintética que contenía el colorante. El bioadsorbente se caracterizó por espectrometría infrarroja y termogravimetría. Se realizaron estudios de bioadsorción en equilibrio dejando el bioadsorbente en contacto con soluciones acuosas de rodamina B a diferentes pH y concentraciones iniciales. El tratamiento del colorante del agua residual sintética se realizó con las brácteas y la eficacia fue evaluada por el porcentaje de remoción del colorante y bioensayos. El análisis por infrarrojo arrojó señales típicas de los grupos funcionales de los carbohidratos y la lignina, los componentes principales en la constitución de las brácteas. Los estudios en equilibrio de bioadsorción mostraron que los medios ácidos son mejores para la remoción del colorante. La etapa de control de velocidad de la bioadsorción se rige por procesos químicos (cinética de segundo orden) y se muestra como un sistema heterogéneo basada en el ajuste de los datos experimentales al modelo de Freundlich.El tratamiento empleado para el agua residual que contenía el colorante (125 mg/L) redujo la masa de rodamina B en un 96 % y disminuyeron los efectos de toxicidad. Los resultados muestran que las brácteas estériles pueden considerarse como un bioadsorbente alternativo de bajo costo para la eliminación de contaminantes del agua y el tratamiento de efluentes con potencial toxicidad.

This study aimed the use of coal mining waste as a new adsorbent for H3O+ and removal of Al (III), Fe (III) and Mn (II) from acid mine drainage. Data from kinetic and equilibrium of the adsorption of H3O+ followed the pseudo second-order and Langmuir isotherm models. The maximum adsorption capacity of H3O+ was 316 mmol kg-1. The adsorbent removed 100% of Al (III), 100% of Fe (III) and 89% of Mn (II), suggesting its use as an alternative for the treatment of acid mine drainage.

Considerable attention has been paid to chitosan and derivatives as efficient adsorbents of pollutants such as metal ions and dyes in aqueous medium. Nevertheless, no report can be found on the remedial actions of chitosan microspheres crosslinked with tripolyphosphate to control acidity, iron (III) and manganese (II) contents in wastewaters from coal mining. In this work, chitosan microspheres crosslinked with tripolyphosphate were used for the neutralization of acidity and removal of Fe (III) and Mn (II) from coal mining wastewaters. The study involved static and dinamic methods. The neutralization capacity of the surface of the static system was 395 mmol of H3O+ per kilogram of microspheres, higher than that of the dynamic one (223 mmol kg-1). The removal of Fe(III) in wastewater was of 100% and that of Mn(II) was 90%.