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Tipo: Dissertação
Título: Utilização de modelos de machine learning para prever resultados de reações químicas com aplicações ambientais
Título(s) alternativo(s): Using machine learning models to predict chemical reaction outcomes with environmental applications.
Autor(es): Silva, Dhiully Priscilla Sousa
Primeiro Orientador: Schimidt, Fernando
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Gomes, Raphael de Aquino
metadata.dc.contributor.referee1: Schimidt, Fernando
metadata.dc.contributor.referee2: Alves, Thiago Eduardo Pereira
metadata.dc.contributor.referee3: Filgueiras, Paulo Roberto
Resumo: Os compostos orgânicos voláteis (COVs), emitidos por fontes naturais e antrópicas, participam de processos fotoquímicos complexos na atmosfera, influenciando a qualidade do ar e o clima por meio da formação de oxidantes e aerossóis secundários. A compreensão de suas transformações químicas e de seus potenciais impactos ambientais permanece um desafio relevante para o desenvolvimento de estratégias de monitoramento e controle. Neste trabalho, foram aplicadas ferramentas de quimioinformática e modelos de Machine Learning para simular a formação de produtos de oxidação a partir de moléculas presentes no diesel combustível e avaliar seu potencial toxicológico. Reações atmosféricas específicas envolvendo radical hidroxila (OH), ozônio (O3) e oxigênio atômico (O) foram modeladas em ambiente Python com auxílio da biblioteca RDKit. A partir das estruturas geradas, descritores moleculares foram calculados e utilizados na construção de modelos de classificação para predição de mutagenicidade, com base em dados do teste de Ames. Entre os algoritmos avaliados, o modelo Extra Tree Classifier apresentou melhor desempenho em comparação à rede neural profunda implementada em Keras, demonstrando maior robustez diante do desbalanceamento da base de dados. Os resultados evidenciam que a integração entre simulação computacional de reações atmosféricas e modelagem preditiva constitui uma estratégia consistente para a investigação e a triagem de compostos derivados de combustíveis fósseis sob a perspectiva da Química Ambiental.
Abstract: Volatile organic compounds (VOCs), emitted by natural and anthropogenic sources, participate in complex photochemical processes in the atmosphere, influencing air quality and climate by forming oxidants and secondary aerosols. Understanding their chemical transformations and potential environmental impacts remains a relevant challenge for the development of monitoring and control strategies. In this work, chemoinformatics tools and machine learning models were applied to simulate the formation of oxidation products from molecules present in diesel fuel and to evaluate their toxicological potential. Specific atmospheric reactions involving hydroxyl radicals (OH), ozone (O3), and atomic oxygen (O) were modeled in a Python environment using the RDKit library. From the generated structures, molecular descriptors were calculated and used to build classification models for mutagenicity prediction, based on Ames test data. Among the algorithms evaluated, the Extra Tree Classifier achieved better performance than the deep neural network implemented in Keras, demonstrating greater robustness to database imbalance. The results show that integrating computational simulation of atmospheric reactions with predictive modeling constitutes a consistent strategy for investigating and screening compounds derived from fossil fuels from an Environmental Chemistry perspective.
Palavras-chave: reações químicas
COVs
RDKit
poluentes
chemical reactions
pollutants
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Insitituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás
Sigla da Instituição: IFG
metadata.dc.publisher.department: Câmpus Goiânia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, Gestão e Sustentabilidade
Citação: SILVA, Dhiully Priscilla Sousa. Utilização de modelos de machine learning para prever resultados de reações químicas em aplicações ambientais. 2026. Dissertação (Mestrado Profissional em Tecnologia, Gestão e Sustentabilidade) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás, Goiânia, 2026.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/2884
Data do documento: 23-Abr-2026
Aparece nas coleções:Mestrado Profissional em Tecnologia, Gestão e Sustentabilidade

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