Emprego da energia solar para pré-aquecimento de água de reposição de caldeira.

Apresenta-se uma avaliação técnico-econômica para o préaquecimento solar da água de reposição em caldeiras de sistemas de vapor abertos. São empregados, para compor um estudo de caso, os dados de uma indústria de laticínios de médio porte situada próximo da cidade do Rio de Janeiro. Quarenta e oito simulações computacionais do sistema de aquecimento solar (SAS) foram realizadas em TRNSYS, correspondendo aos 5% melhores resultados econômicos de uma série de 2.700 simulações mais simples (método φ-f-chart), programados em MATLAB. Foram empregados dados horários de ano típico meteorológico (TMY) para a cidade do Rio de Janeiro. O ganho econômico foi baseado no consumo evitado dos três combustíveis mais comuns na indústria de laticínios, enquanto o custo de investimento foi composto a partir de valores comerciais e da literatura. Os resultados da avaliação econômica mostraram-se desfavoráveis para a substituição de óleo combustível, favoráveis no caso de caldeiras a gás natural, condicionado a existência de subsídios, e bem competitivos para a substituição de GLP. A eficiência térmica do sistema mostrou ser o parâmetro técnico chave para o desempenho econômico, consequentemente, uma vez que a eficiência se mostrou inversamente proporcional tanto ao volume do reservatório quanto à área de coletores, não há uma configuração ótima para o sistema. Não obstante, os resultados permitiram a proposição de políticas públicas para incentivar o uso da energia solar na indústria leiteira e, consequentemente, contribuir para a preservação ambiental.

Aplicação da técnica simulated annealing na investigação da ciclagem de nitrogênio na inteface água-sedimento

Neste trabalho é apresentado a aplicação de um método de otimização a fim de estimar parâmetros que normalmente estão presentes na modelagem matemática da dinâmica de espécies químicas na interface água-sedimento. O Problema Direto aqui consistiu na simulação das concentrações das espécies orgânicas e inorgânicas (amônia e nitrato) de nitrogênio, num ambiente idealizado, o qual foi fracionado em quatro camadas: uma camada de água (1 metro) e três camadas de sedimento (0-1 cm, 1-2 cm e 2-10 cm). O Problema Direto foi resolvido pelo Método de Runge Kutta, tendo sido gerada uma simulação de 50 dias. Na estimativa dos coeficientes de difusão e porosidade foi aplicado o Método Simulated Annealing (SA). A eficiência da estratégia aqui adotada foi avaliada através do confronto entre dados experimentais sintéticos e as concentrações calçadas pela solução do Problema Direto, adotando-se os parâmetros estimados pela SA. O melhor ajuste entre dados experimentais e valores calculados se deu quando o parâmetro estimado foi a porosidade. Com relação à minimização da função objetivo, a estimativa desse parâmetro também foi a que exigiu menor esforço computacional. Após a introdução de um ruído randômico às concentrações das espécies nitrogenadas, a técnica SA não foi capaz de obter uma estimativa satisfatória para o coeficiente de difusão, com exceção da camada 0-1 cm sedimentar. Para outras camadas, erros da ordem de 10 % foram encontrados (para amônia na coluna dágua, pro exemplo). Os resultados mostraram que a metodologia aqui adotada pode ser bastante promissora enquanto ferramenta de gestão de corpos dágua, especialmente daqueles submetidos a um regime de baixa energia, como lagos e lagoas costeiras.

Percepção socioambiental aplicada em instituição de ensino no âmbito da racionalização do uso da água a partir de aproveitamento de águas pluviais.

Devido à falta de água em algumas regiões, o tema aproveitamento de águas pluviais vem se desenvolvendo ultimamente. Fica evidente a importância de sensibilizar as pessoas para que ajam de modo responsável e com consciência. A escola é um espaço de sensibilidade e conscientização que pode educar os alunos junto ao meio escolar e à comunidade local sobre o meio ambiente. O objetivo do presente trabalho foi o de realizar no Instituto de Aplicação Fernando Rodrigues da Silveira (CAp-UERJ) uma pesquisa de percepção ambiental com os alunos do 2 e 5 ano dos anos iniciais do Ensino Fundamental, a partir da conscientização pautada na educação ambiental após instalado o sistema de captação de águas pluviais, desenvolvida no projeto de Manejo de Águas Pluviais - MAPLU aprovado pelo FINEP, cujo objetivo é o desenvolvimento de soluções urbanísticas e ambientalmente adequadas de manejo de águas pluviais. Foram realizadas as oficinas com cada grupo focal e aplicados questionários para avaliar os resultados gerados. As oficinas demonstraram um avanço no conhecimento, pois a partir de uma abordagem participativa, os alunos puderam expressar os seus interesses e conhecimentos. Para quantificar o consumo de água no Instituto, foram levantadas informações relativas aos usuários, medições de vazões e faturas de consumos de água disponibilizados pela Companhia Estadual de Águas e Esgoto - CEDAE. Por meio de entrevistas com amostras de população, verificou-se a frequência e o tempo médio de utilização dos aparelhos, bem como as principais atividades que consomem água. Estimou-se o consumo médio diário de água no CAp-UERJ em 13 L/dia por aluno.

Avaliações técnico-operacionais em estações de tratamento de água dos municípios das regiões leste e dos lagos do Estado do Rio de Janeiro, com propostas de melhorias para futura implantação de sistema de gestão ambiental baseado nas normas ISO 14.000.

Na gestão de recursos hídricos, as questões relacionadas aos impactos ambientais causados pelas Estações de Tratamento de Água não podem ser negligenciadas, devendo ser avaliadas em todos seus aspectos. Neste trabalho foram avaliadas as condições técnicasoperacionais e a gestão de seis Estações de Tratamento de Água de pequeno porte situadas nas regiões leste e dos lagos do estado do Rio de Janeiro. Os resultados apresentam dados de produção de água tratada, perdas de água contabilizadas com lavagem de filtros e descargas de decantadores e as não contabilizadas, gastos de energia e produtos químicos, produção de resíduos e seu destino final, bem como levantamento da capacitação do pessoal de operação, comparados com valores de literatura para ETAs consideradas eficientes. A partir da discussão dos resultados concluiu-se que há necessidade de correções de operação e manutenção das ETAs e monitoramento da qualidade das águas bruta e tratada, recomendando-se que a empresa de saneamento, efetivamente, implante melhorias para uma posterior implantação, em cada unidade, de um sistema de gestão ambiental, baseado nas normas ISO 14.000.

Substratos para uso em telhados verdes: Avaliação da retenção hídrica e qualidade da água de escoamento.

Telhados verdes são uma alternativa interessante para mitigar o risco de enchentes dada a enorme área de telhados não utilizada das superfícies impermeáveis nas áreas urbanas. Graças a sua capacidade de armazenagem de água, os telhados verdes podem reduzir significativamente o pico de escoamento dos eventos de maior pluviosidade. Investigações sobre a composição de substratos baseados em materiais locais e projetos adequados para regiões climáticas tropicais são menos frequentes. Vegetação e substrato são elementos de um telhado verde que precisam ser adaptados para cada microclima e não universalizados. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de diferentes composições de substratos baseados em solo local, biomassa de coco, condicionador de solo e componentes comerciais, com a finalidade de maximizar a capacidade de retenção da água de chuva e diminuir necessidades de manutenção. Um pré-ensaio de colunas avaliou a capacidade de retenção hídrica e a relação peso seco x peso úmido de 15 composições de substrato. As composições com melhores resultados constituíram os substratos S1(15% solo + 55% coco + 30%componentes comerciais), S2 (30% solo + 40% coco + 30%componentes comerciais) e S3 (60% solo + 10% coco + 30%componentes comerciais). A caracterização físico-química dos substratos, solo e fibra de coco foi realizada. Em seguida um teste de colunas avaliou a capacidade de retenção hídrica dos substratos sob duas condições de precipitação: uma leve (8,77 mm/h); e outra mais forte (42,0 mm/h). Os resultados apontaram que os substratos S2 e S3 apresentaram melhores resultados de retenção para ambas as intensidades de precipitação. Observou-se que S1, que apresentou melhor capacidade de retenção no pré-ensaio, teve desempenho inferior aos demais o que pode ser atribuído à maior concentração de fibra de coco na sua composição e o consequente surgimento de caminhos preferenciais ao longo do perfil da coluna, por onde a água escoou mais rapidamente. Em eventos de precipitação mais leve, os substratos reteram de 60 a 100% do total aplicado. Quando se aplicou uma intensidade de precipitação mais forte, a faixa de retenção ficou entre 40% e 59%. No entanto, as variáveis analisadas para avaliar a qualidade da água de escoamento dos substratos (pH, CE, P, NO3, NH4, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Cr, Co, Ni) ficaram acima dos valores comumente encontrados na literatura, indicando que as composições aqui adotadas para os substratos podem implicar em uma fonte de poluição hídrica. Os substratos para uso em telhados verdes apresentados neste estudo atenderam seu objetivo quanto à retenção hídrica, mas a qualidade da água percolada torna seu uso inviável até o momento. Verificou-se a necessidade de estudar mais profundamente a qualidade da água lixiviada por cada componente dos substratos, individualmente, a fim de identificar as fontes dos elementos que presentes em concentrações elevadas tornam-se poluentes. Pode ser considerada a remoção de algum (s) dos componentes presentes na composição para se atingir um nível satisfatório de qualidade da água de escoamento.

Consumo de água e tarifa social em áreas de baixa renda: estudo de caso das comunidades de Santa Marta, Complexo do Borel/Casa Branca e Complexo da Mangueira.

O município do Rio de Janeiro, desde sua fundação luta com o grave problema de abastecimento de água. Com o passar do tempo todas as pequenas captações no entorno da cidade foram exauridas tanto em termos de quantidade como em qualidade, afetadas pela poluição decorrente do lançamento de efluentes in natura. Solução foi a busca por novas fontes de abastecimento em outros municípios. Atualmente 80% (oitenta por cento) do abastecimento da região metropolitana do Rio de Janeiro, RMRJ, é proveniente de uma única fonte: o rio Guandu. Isto foi possível devido à transposição da bacia do rio Paraíba do Sul para o rio Guandu ocorrida na década de 50. Esta fonte essencial de abastecimento, onde foi construída a maior Estação de Tratamento de Água do mundo - ETA Guandu - está à beira da exaustão. Somente uma pequena parcela de água bruta foi captada e tratada nesta última década. Visando minimizar o grave problema que já se apresenta e enquanto investimentos em novas alternativas não forem alcançados, o consumo com responsabilidade e sustentabilidade passa a ser a tônica da discussão. Neste contexto, as áreas de baixa renda do município com suas 801 favelas e mais de 1.500 loteamentos irregulares representando em 2010 aproximadamente 1/3 (um terço) da população total, consumindo de 10% a 15% de toda a produção de água tratada da região metropolitana deve ser permanentemente estimulada a contribuir com esta redução de consumo. Estudos apresentados nesta dissertação em três metodologias distintas apontam para um consumo acima da média nacional deste mesmo perfil de população. Os resultados obtidos indicam a necessidade real da redução de consumo observando, entretanto que este é um trabalho extremamente árduo e difícil uma vez que exige mudança de hábitos e a envolvimento de todos, desde a população até a Companhia de Saneamento local.

Avaliação de aminoácidos como inibidores de corrosão para cobre em meio de água do mar artificial

Inibidores de corrosão são substâncias que quando adicionadas a um meio agressivo, diminuem ou previnem a reação de oxidação de um metal com este meio e/ou as reações de redução de espécies presentes no meio. Para a inibição da corrosão de cobre e suas ligas em meios ácidos ou neutros, o inibidor mais empregado é o benzotriazol (BTAH), o qual forma complexos com os íons Cu (I) e Cu (II) na superfície do metal, diminuindo o processo corrosivo. A preocupação com a preservação ambiental e a toxicidade de inibidores de corrosão vem sendo discutida na literatura. Vários estudos têm-se intensificado usando aminoácidos, como proposta para substituição ao BTAH, considerado tóxico. Entre os aminoácidos estudados, dois apresentavam enxofre em suas moléculas (cisteína e metionina) e um outro sem heteroátomo na cadeira lateral (glicina). As concentrações variaram entre 10-2 a 10-4 mol/L e pH da solução entre 7,2 e 8,4. Foram realizadas medidas gravimétricas (ensaios de imersão total) e técnicas eletroquímicas, tais como polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. A caracterização morfológica da superfície do substrato após os ensaios de imersão total (743 horas) foi feita por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS ou EDX) e difração de raios X (DRX). Embora os resultados com aminoácidos tenham sido sempre muito inferiores àqueles obtidos na presença de BTAH, comportamentos semelhantes em função da concentração dos aminoácidos puderam ser observados pelos diagramas de Nyquist. Contudo, com exceção dos resultados verificados para o meio contendo cisteína 10-2 mol/L, todas as eficiências de inibição para os meios contendo aminoácidos, obtidas pelos ensaios de imersão total, foram negativas, mostrando que o tempo de exposição também pode ser relevante para o desempenho destes inibidores. Entre todos os aminoácidos testados, os meios contendo glicina apresentaram os piores desempenhos anticorrosivos, inclusive acelerando o processo de dissolução anódica do cobre. Esse resultado pode estar relacionado à faixa de pH das soluções testadas e à solubilidade dos complexos de cobre formados com os aminoácidos, mostrando que uma faixa ótima de pH também deve ser assegurada para aprimorar a ação destes aminoácidos como inibidores de corrosão

O papel do óleo de peixe na via L-arginina-óxido nítrico e no estresse oxidativo em eritrócitos: um estudo dose-resposta

Os ácidos graxos poli-insaturados n-3 derivados do óleo de peixe estão associados a benefícios cardiovasculares, que podem ser decorrentes da ativação da óxido nítrico sintase (NOS). Assim como as células endoteliais, os eritrócitos possuem NOS endotelial (eNOS) e induzível (iNOS) e, portanto, são capazes de sintetizar óxido nítrico (NO). O presente estudo testou a capacidade que diferentes concentrações de óleo de peixe tem de ativar a via L-arginina-NO e, em seguida, alterar os níveis de guanosina monofosfato cíclica (GMPc) em eritrócitos de camundongos alimentados com dieta hiperlipídica. Além disso, foram analisados os marcadores de estresse oxidativo nos eritrócitos, objetivando investigar a biodisponibilidade do NO. O transporte de L-arginina, avaliado através da incubação com L-[3H]-arginina, mostrou-se ativado quando da administração de dietas contendo elevadas concentrações de óleo de peixe, em comparação com as dietas contendo baixas concentrações e controle. A atividade da NOS, medida pela conversão de L-[3H]-arginina em L-[3H]-citrulina, e a expressão da eNOS também aumentaram nos animais que se alimentaram com dietas ricas em óleo de peixe. Apesar da ativação da via L-arginina-óxido nítrico observada em nossos experimentos, os níveis de GMPc intraeritrocitário não foram afetados. O dano oxidativo nos eritrócitos aumentou linearmente conforme o óleo de peixe era acrescido na dieta, sem afetar a atividade das enzimas antioxidantes. Além do endotélio, os eritrócitos contribuem para o metabolismo do NO. Desta forma, a ativação da via L-arginina-NO nessas células pode ser benéfica para saúde cardiovascular. Estudos futuros poderão investigar outros marcadores de estresse oxidativo durante o consumo de óleo de peixe para assegurar que o seu uso não resulta em efeitos prejudiciais secundários e para garantir a biodisponibilidade de NO.

Efeito antiobesogênico do óleo de peixe: função do tecido adiposo marrom e branco

A modulação do tecido adiposo marrom (TAM) e do tecido adiposo branco (TAB) está associada à prevenção ou redução do ganho de massa corporal. O óleo de peixe possui diversos efeitos benéficos que podem estar relacionados a esses tecidos. Dessa forma, objetivou-se avaliar os efeitos antiobesogênicos de diferentes dietas hiperlipídicas com óleo de peixe na termogênese do TAM e na lipogênese e beta-oxidação do TAB. Para isso, foram utilizados camundongos machos C57BL/6, com três meses de idade, que foram divididos em quatro grupos experimentais: um que recebeu dieta standard-chow (SC, 10% kcal de lipídios) e outros três que receberam dieta hiperlipídica (HL, 50% kcal de lipídios). Obtivemos os grupos HL com banha de porco (HL-B), HL com banha de porco mais óleo de peixe (HL-B+Px) e HL com óleo de peixe (HL-Px). As dietas foram administradas por um período de oito semanas, sendo que a ingestão alimentar foi avaliada diariamente e a massa corporal, semanalmente. Na última semana de experimento, realizou-se a calorimetria indireta e o teste oral de tolerância à glicose. No sacrifício, a glicemia foi aferida, o sangue foi puncionado para obtenção do plasma e o TAM interescapular e o TAB epididimário foram dissecados e armazenados. A leptina, os triglicerídeos e a insulina foram mensurados no plasma. O índice de adiposidade e o HOMA-IR foram calculados. O TAM e o TAB foram avaliados por microscopia confocal e de luz. Realizou-se RT-qPCR e Western blot para avaliação de marcadores termogênicos, da captação e oxidação de ácidos graxos e glicose e de PPAR no TAM, e para a avaliação da lipogênese e beta-oxidação e de PPAR no TAB. Com relação aos resultados, o grupo HL-B apresentou ganho de massa corporal e elevação da adiposidade, associado com hipertrofia dos adipócitos, hiperleptinemia, hipertrigliceridemia, intolerância à glicose e resistência à insulina, reproduzindo um quadro de obesidade e síndrome metabólica. Por outro lado, a ingestão de óleo de peixe nos dois grupos (HL-B+Px e HL-Px) foi capaz de reduzir o ganho de massa corporal e a adiposidade, sem alterar a ingestão alimentar. Essa ingestão também aumentou o gasto energético dos animais, regularizou a leptina e os triglicerídeos plasmáticos, bem como a tolerância à glicose e a resistência à insulina. Esses efeitos foram associados ao aumento de marcadores termogênicos no TAM, bem como da captação e oxidação de ácidos graxos e glicose e da expressão de PPAR nesse tecido. No TAB, houve redução de marcadores da lipogênese e aumento de marcadores da beta-oxidação, juntamente com elevação na expressão de PPAR. Em conclusão, nossos resultados mostram que a ingestão de óleo de peixe tem efeitos antiobesogênicos em camundongos através da modulação benéfica do TAM e do TAB e pode, portanto, representar uma terapia auxiliar alternativa contra a obesidade e suas comorbidades.

Estudo do equilíbrio líquido-líquido e da estabilidade de sistemas envolvendo biodiesel, álcoois e água

O estudo da estabilidade de emulsões de biocombustíveis destaca-se, dentre outros aspectos, pela necessidade de identificação das características destas. Esta necessidade reforça-se pela dificuldade de detecção de biodiesel e suas misturas quando estão fora de especificação, além de se aplicar aos processos de separação e purificação do biodiesel após a transesterificação. O entendimento deste problema poderá ser alcançado a partir de estudos de estabilidade associados aos modelos termodinâmicos de equilíbrio líquido-líquido (modelo NRTL) em sistemas ternários, que serão a base da modelagem proposta neste trabalho. O levantamento de dados envolve técnicas de observação direta em titulação, e ensaios de estabilidade e tensiometria, com algumas alterações das técnicas clássicas. Desta forma, o objetivo principal do trabalho é propor uma maneira de identificar e caracterizar as interfaces das emulsões formadas e estudar a estabilidade das fases envolvidas. Além disso, estuda-se a introdução de alcoóis como agentes tensoativos para viabilizar a utilização de misturas de combustíveis, mesmo na região de mais de uma fase. Para o desenvolvimento do trabalho, emulsões envolvendo os constituintes básicos serão combinadas entre si em diferentes proporções. A etapa inicial constitui-se de um mapeamento das misturas e proporções que formam as emulsões, baseadas nas curvas de equilíbrio. Em seguida, faz-se o estudo de caracterização e estabilidade destes sistemas. Com estas informações é possível mapear o sentido de incremento de tensão na interface e instabilidade da separação de fases das emulsões em relação aos diagramas ternários correspondentes. Por fim, propõe-se uma estratégia para estimar os parâmetros termodinâmicos do NRTL para as espécies presentes nos sistemas estudados e prever o comportamento dos mesmos e de sistemas similares. Este modelo matemático proposto tem como objetivo complementar a técnica experimental adotada para construção das curvas de equilíbrio, sendo bem sucedido

Carboxilesterase na adaptação do metabolismo de lipídios do pacu à hipoxia

Os peixes são vertebrados que vivem em vários habitats. Adaptações de sua fisiologia e de sua bioquímica são estudadas para entender como conseguem sobreviver aos desafios presentes em cada ambiente. A diminuição da concentração de oxigênio dissolvido na água é um fenômeno natural cíclico em águas do Pantanal e da Amazônia. A crescente poluição antrópica dos rios da Amazônia e do Pantanal pode, somada à hipoxia, oferecer ameaça à permanência de muitas espécies de peixes. Ao estudarmos a carboxilesterase (CarbE), enzima importante para a biotransformação de xenobióticos, observamos que sua atividade diminuía em plasma de pacu, um peixe típico do Pantanal, mantido em hipoxia durante 42 horas. As carboxilesterases participam de inúmeras reações químicas no organismo, incluindo uma transesterificação capaz de produzir ésteres etílicos tóxicos de ácido graxo (FAEE, fatty acid ethyl esters) a partir de etanol e ésteres de ácidos graxos. Já que a diminuição da atividade de CarbE poderia ser uma vantagem, pois que o etanol (um produto da glicólise em peixes sob hipoxia) seria menos esterificado, resolvemos saber mais sobre a bioquímica da CarbE do plasma e do fígado de pacus. Os pacus foram submetidos à hipoxia por diminuição da concentração até 0,5 mg O2/L por meio de borbulhamento de nitrogênio na água. Os animais ficaram nessas condições por 42 horas, quando então coletamos sangue e retiramos seus fígados. A atividade de CarbE ensaiada foi 50% menor no soro e 25% menor nos microssomos de fígado se comparada com a de peixes sob 6 mg O2/L. A CarbE isolada do soro dos pacus em normoxia possui massa molecular relativa de 56.000. A eletroforese em gel desnaturante com a fração purificada rendeu três bandas, mas o gel nativo apresentou só duas bandas com atividades sobre α-naftil acetato. Inferimos que mais do que uma isoforma da enzima está no plasma dos pacus. A CarbE isolada do soro não possui atividade de lipase sobre o Tween 20, mas os microssomos dos fígados dos animais em normoxia e hipoxia possuem. No entanto, a CarbE possui atividade sobre acil-CoA assim como o microssomo de fígado. A enzima pura apresenta Vmáx três vezes maior e uma KM quatro vezes maior do que a atividade presente nos microssomos. Além disso, os microssomos do fígado dos pacus em normoxia podem hidrolisar acil-CoA com o dobro da velocidade daqueles em hipoxia. A atividade clássica de CarbE do soro foi inibida por 4-HNE a 4 mM. A atividade de acil-CoA dos microssomos de fígado também foi sensível a 4-HNE a 4 mM, enquanto 2 mM de 4-HNE inibiu metade desta atividade do soro.