Análise de viabilidade técnica e econômica da geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários.

A geração de energia a partir do biogás do lixo em aterros sanitários é uma maneira de produzir energia elétrica renovável e limpa, reduzindo os impactos globais provocados pela queima dos resíduos sólidos urbanos. A contribuição ambiental mais relevante é a redução de emissões dos gases de efeito estufa (GEE), por meio da conversão do metano em dióxido de carbono, visto que o metano possui um potencial de aquecimento global cerca de 21 vezes maior, quando comparado ao dióxido de carbono (através da combustão do mesmo). De acordo com o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), os países ricos podem comprar créditos de carbono (CERs) dos países em desenvolvimento (que possuam projetos sustentáveis) para cumprir suas metas ambientais. O objetivo é transformar um passivo ambiental (destinação final dos resíduos sólidos urbanos) em um recurso energético, além do estudo da alternativa de obtenção de recursos financeiros através dos CERs. São analisadas as tecnologias de conversão energética (tecnologia de gás de lixo, incineração, entre outras), com a seleção da melhor alternativa para a geração de energia através do biogás de lixo em aterros sanitários. A metodologia utilizada é a recomendada pela Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos - USEPA (2005). Serão apresentadas outras duas metodologias de cálculo da geração de metano: a do Banco Mundial e a do IPCC (Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas). São apresentados estudos comparativos demonstrando quando as turbinas a gás, motores de combustão interna (ciclos Otto ou Diesel) ou outras tecnologias de conversão energética serão viáveis na área técnica e econômica para implantação de Unidades Termoelétricas a biogás. No caso do Aterro de Gramacho, o projeto é viável com a utilização de motores a combustão interna e a obtenção de receitas com a venda da produção de energia e créditos de carbono. Por fim, será apresentada a alternativa do uso do biogás como substituto do gás natural para fins energéticos ou outros fins industriais.

Mutagênese ambiental: estabelecimento de valores de referência para manguezais da Baía de Ilha Grande

Estudos ambientais têm demonstrado que substâncias geradas por processos antropogênicos podem causar efeitos prejudiciais interferindo no equilíbrio natural do ecossistema. Manguezais exercem funções essenciais nos ciclos biológicos e constituem Área de Proteção Permanente no Brasil. Infelizmente, eles estão sendo degradados acima do seu limite de suporte, levando a uma redução das áreas remanescentes no mundo. Este trabalho apresenta os resultados de mutagenicidade e genotoxicidade observados em quatro amostragens (PI, V, O e PII) entre 2009 e 2010, relacionados com metais e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) em sedimento de mangue para a caracterização dos valores de referência. Os testes de genotoxicidade foram feitos a partir de hemócitos do caranguejo Goniopsis cruentata, coletados em um ecossistema potencialmente não poluído do Brasil, localizado no sul do Rio de Janeiro (Parati/RJ), chamado de "Saco do Mamanguá". Coleta, armazenamento e manipulação dos sedimentos e material biológico de cinco pontos de amostragem (M1- M5) foram processados de acordo com normas norte-americanas reconhecidas. A identificação das substâncias químicas foi realizada com extratos de sedimentos e utilizada no bioensaio Salmonella/microssoma (Kado). A avaliação de potenciais danos genotóxicos estabelecidos foi realizada através do Teste de Micronúcleo, que apresentou valores significativos na amostra V. Resultados negativos foram observados para as cepas de Salmonella typhimurium TA97, TA98, TA100 e TA102, tanto na ausência quanto na presença de fração de metabolização exógena de mamíferos (S9 mix 4%) em todas as análises. A quantificação por cromatografia gasosa com detecção por espectrometria de massas dos 16 HPA prioritários em termos de conservação ambiental apresentou valores baixos nas duas primeiras amostragens (PI e V) e nulos nas coletas seguintes (O e PII), nos mesmos pontos. De acordo com os valores utilizados nos Estados Unidos e Canadá como referência, os detectados por nós não são considerados como toxicantes ambientais positivos, com exceção do Benzo(a)pireno, que em M1V apresentou valores um pouco acima do limite a partir do qual já podem ser observados pequenos efeitos na biota. A análise dos metais (Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb e Zn) por Espectrometria de Absorção Atômica inicialmente realizada com a água intersticial foi melhor interpretada a partir da matriz sedimento. Este estudo contribuirá com a implementação de indicadores para valores de referência em mangue.

Relógios biológicos e padrões de alimentação em camundongos normais e com sobrepeso

A saudável interação entre o indivíduo e o meio depende do alinhamento entre a dinâmica fisiológica do primeiro e os periódicos movimentos da natureza. A interação entre tais ritmos por sua vez constitui-se em base e derivação do processo de evolução. O comprometimento de tal alinhamento representa um risco para a sobrevivência das espécies. Neste contexto, os organismos alinham seus ritmos fisiológicos a diferentes ciclos externos. Desta forma, ciclos endógenos são coordenados por relógios biológicos que determinam em nosso organismo, específicos ritmos em fase com a natureza, tais como ritmos circadianos (RC), cujo período aproxima-se de 24 horas. O peso corporal, a ingestão de alimentos e o consumo de energia são processos caracterizados pelo RC e a obesidade está associada a uma dessincronização deste processo. A modulação do RC é resultado da expressão dos clock gens CLOCK e BMAL1 que formam um heterodímero responsável pela transcrição gênica de Per1, Per2, Per3, Cry1 e Cry2. As proteínas codificadas por estes genes, uma vez sintetizadas, formam dímeros (PER-CRY) no citoplasma que, a partir de determinada concentração, retornam ao núcleo, bloqueando a ação do heterodímero CLOCK/BMAL1 na transcrição dos próprios genes, formando assim uma alça de retroalimentação negativa de transcrição e tradução. Estes genes asseguram a periodicidade e são significativamente expressos no núcleo supraquiasmático (SCN) do hipotálamo. Para estudar esse processo em camundongos normais e hiperalimentados, saciados e em estado de fome, foi utilizado um método de registro do comportamento alimentar baseado no som produzido pela alimentação dos animais, e a correlação destes estados metabólicos com a expressão de CLOCK, BMAL1, Per1, Per2, Per3, bem como das proteínas Cry1 e Cry2 no SCN, por análise de imagens obtidas em microscopia confocal. Camundongos suíços controle em estado de fome (CF) e saciados (CS) foram comparados com animais hiperalimentados com fome (HF) e saciados (HS). Nenhum grupo demonstrou diferença nos conteúdos CLOCK e BMAL1, indicando capacidade potencial para modular os ritmos biológicos. No entanto, as proteínas Per1, Per2, Per3 e Cry1 apresentaram menor expressão no grupo CS, mostrando uma diferença significativa quando comparados com o grupo CF (P<0,05), diferença esta não encontrada na comparação entre os grupos HF e HS. A quantidade de proteína Cry2 não foi diferente na mesma comparação. Os resultados do estudo indicaram que as alterações dos ritmos endógenos e exógenos, refletido pelo comportamento hiperfágico observado em camundongos hiperalimentados, pode ser devido a um defeito no mecanismo de feedback negativo associado ao dímero Cry-Per, que não bloqueia a transcrição de Per1 Per2, Per3 e Cry1 pelo heterodímero CLOCK-BMAL1.

A influência do fumo sobre a morfologia ovariana de camundongos Swiss

Considerando que nos tempos atuais o hábito de fumar atingiu uma parcela significativa das adolescentes brasileiras e apesar de seus conhecidos efeitos deletérios sobre diversos órgãos, pouco se sabe da sua ação sobre os ovários. Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da exposição à fumaça de cigarro sobre o ciclo estral e a morfologia ovariana. Para tal, foram utilizados camundongos da linhagem Swiss, cujo estudo teve início com o estudo do perfil das características da maturação sexual. Após o desmame, aos 21 dias de idade, a partir da abertura vaginal, o 1 estro e o início da ciclicidade foram acompanhados através da citologia vaginal. As características do ciclo estral foram determinadas no decorrer de doze semanas. O efeito da exposição à fumaça de cigarro 3R4F utilizou fêmeas Swiss de 35 dias de idade que foram subdivididos em dois grupos expostos à fumaça de cigarro (grupo 15E) e animais controles livres de fumaça (grupo 15C). A exposição ocorreu por 15 dias e ao final deste período, metade dos animais de cada grupo foi sacrificada e ovários direitos foram coletados. A outra metade permaneceu em observação durante 30 dias, sem exposição à fumaça, originando os grupos 45Ex e 45C. A citologia vaginal foi avaliada durante todo o período experimental. Ao final dos 30 dias, sangue e ovários direitos foram coletados. Estes foram pesados e processados por técnica de rotina histológica para análise morfológica. A caracterização dos eventos da puberdade estabeleceu o tempo de abertura vaginal com média de 33,60,24 de idade, o primeiro estro 39,42,58 dias de idade e o início da ciclicidade, com média de 39,51,19 dias de idade, concomitante com o primeiro estro. Além disso, os ciclos estrais apresentaram períodos de cinco dias com freqüência baixa da fase diestro. Com relação à exposição da fumaça de cigarro ocorreu aumento significativo na extensão dos ciclos estrais e uma forte tendência ao aumento de estros nos animais 45Ex, apesar de não ser significativa. O número e o diâmetro de folículos grandes foram maiores no 15E, enquanto o de corpos lúteos foi menor. Em relação ao grupo 45C, o 45Ex não se alterou, porém, mostrou uma discreta redução da massa ovariana, do número de folículos pequenos, do número e do diâmetro dos folículos médios, dos corpos lúteos e aumento de folículos atrésicos. A comparação entre controles, 15C e 45C e expostos, 15E e 45Ex, mostrou uma redução no diâmetro de folículos médios e grandes. O estudo do perfil das características reprodutivas de fêmeas Swiss é indispensável para modelos experimentais em pesquisa que fazem uso desta linhagem. Permitiu verificar que a exposição à fumaça de cigarro promove alteração do ciclo estral, da massa ovariana e antecipa alterações morfológicas tempo dependente que sinaliza a finalização da vida reprodutiva

Geoquímica orgânica aplicada à formação Irati, área de Herval, Rio Grande do Sul (RS), bacia do Paraná

Esta dissertação tem por objetivo o estudo geoquímico detalhado em poço da Bacia do Paraná, mais especificamente na cidade de Herval (RS), visando preencher algumas das lacunas existentes em termos de geoquímica orgânica da Formação Irati. Com base nos dados de carbono orgânico total, enxofre total, resíduo insolúvel, raios-gama, isótopos de carbono da matéria orgânica, pirólise Rock-Eval e biomarcadores individualizaram-se dez unidades quimioestratigráficas. Biomarcadores foram usados na caracterização dos ambientes deposicionais, na discriminação da origem da matéria orgânica e da influência da litologia. O ambiente deposicional das unidades A, B, C é óxico com salinidade normal. O topo da unidade B representa a superfície de inundação máxima, onde os valores de COT aumentam. Com base nos biomarcadores caracterizou-se um paleoambiente deposicional com alguma tendência anóxica. Nas unidades D e G ocorrem os folhelhos intercalados com carbonatos. Nestas, a concentração de COT é acima de 1%, porém, somente na unidade G há bom potencial gerador para gás e condensado. As unidades E e I apresentam elevados teores de carbono orgânico total, chegando a 16%. Os dados de pirólise Rock-Eval indicam um bom a excelente potencial gerador para óleo e gás. Os dados isotópicos possibilitaram a divisão da Formação Irati, no poço em estudo, em três ciclos. O primeiro, da base para o topo, corresponde ao Membro Taquaral, os outros dois correspondem ao Membro Assistência. No Membro Assistência o δ13C varia de acordo com a salinidade, aumento da produtividade primária e da preservação da matéria orgânica (anoxia).

Desenvolvimento e avaliação de novas abordagens de modelagem de processos de separação em leito móvel simulado

O Leito Móvel Simulado (LMS) é um processo de separação de compostos por adsorção muito eficiente, por trabalhar em um regime contínuo e também possuir fluxo contracorrente da fase sólida. Dentre as diversas aplicações, este processo tem se destacado na resolução de petroquímicos e principalmente na atualidade na separação de misturas racêmicas que são separações de um grau elevado de dificuldade. Neste trabalho foram propostas duas novas abordagens na modelagem do LMS, a abordagem Stepwise e a abordagem Front Velocity. Na modelagem Stepwise as colunas cromatográficas do LMS foram modeladas com uma abordagem discreta, onde cada uma delas teve seu domínio dividido em N células de mistura interligadas em série, e as concentrações dos compostos nas fases líquida e sólida foram simuladas usando duas cinéticas de transferência de massa distintas. Essa abordagem pressupõe que as interações decorrentes da transferência de massa entre as moléculas do composto nas suas fases líquida e sólida ocorram somente na superfície, de forma que com essa suposição pode-se admitir que o volume ocupado por cada molécula nas fases sólida e líquida é o mesmo, o que implica que o fator de residência pode ser considerado igual a constante de equilíbrio. Para descrever a transferência de massa que ocorre no processo cromatográfico a abordagem Front Velocity estabelece que a convecção é a fase dominante no transporte de soluto ao longo da coluna cromatográfica. O Front Velocity é um modelo discreto (etapas) em que a vazão determina o avanço da fase líquida ao longo da coluna. As etapas são: avanço da fase líquida e posterior transporte de massa entre as fases líquida e sólida, este último no mesmo intervalo de tempo. Desta forma, o fluxo volumétrico experimental é utilizado para a discretização dos volumes de controle que se deslocam ao longo da coluna porosa com a mesma velocidade da fase líquida. A transferência de massa foi representada por dois mecanismos cinéticos distintos, sem (tipo linear) e com capacidade máxima de adsorção (tipo Langmuir). Ambas as abordagens propostas foram estudadas e avaliadas mediante a comparação com dados experimentais de separação em LMS do anestésico cetamina e, posteriormente, com o fármaco Verapamil. Também foram comparados com as simulações do modelo de equilíbrio dispersivo para o caso da Cetamina, usado por Santos (2004), e para o caso do Verapamil (Perna 2013). Na etapa de caracterização da coluna cromatográfica as novas abordagens foram associadas à ferramenta inversa R2W de forma a determinar os parâmetros globais de transferência de massa apenas usando os tempos experimentais de residência de cada enantiômero na coluna de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Na segunda etapa os modelos cinéticos desenvolvidos nas abordagens foram aplicados nas colunas do LMS com os valores determinados na caracterização da coluna cromatográfica, para a simulação do processo de separação contínua. Os resultados das simulações mostram boa concordância entre as duas abordagens propostas e os experimentos de pulso para a caracterização da coluna na separação enantiomérica da cetamina ao longo do tempo. As simulações da separação em LMS, tanto do Verapamil quando da Cetamina apresentam uma discrepância com os dados experimentais nos primeiros ciclos, entretanto após esses ciclos iniciais a correlação entre os dados experimentais e as simulações. Para o caso da separação da cetamina (Santos, 2004), a qual a concentração da alimentação era relativamente baixa, os modelos foram capazes de predizer o processo de separação com as cinéticas Linear e Langmuir. No caso da separação do Verapamil (Perna, 2013), onde a concentração da alimentação é relativamente alta, somente a cinética de Langmuir representou o processo, devido a cinética Linear não representar a saturação das colunas cromatográficas. De acordo como o estudo conduzido ambas as abordagens propostas mostraram-se ferramentas com potencial na predição do comportamento cromatográfico de uma amostra em um experimento de pulso, assim como na simulação da separação de um composto no LMS, apesar das pequenas discrepâncias apresentadas nos primeiros ciclos de trabalho do LMS. Além disso, podem ser facilmente implementadas e aplicadas na análise do processo, pois requer um baixo número de parâmetros e são constituídas de equações diferenciais ordinárias.

Indicadores de avaliação ambiental em Áreas de Preservação Permanente (APPs) na sub-bacia do Rio Saracuruna RJ

Áreas de Preservação Permanente (APPs) configuram áreas protegidas, cobertas ou não por vegetação nativa, legalmente estabelecidas em lei. Estas possuem funções ambientais que se integram entre si e se associam às suas diferentes categorias. O trabalho objetivou a adaptação do sistema de indicadores PEIR (pressão, estado, impacto, resposta) para avaliação ambiental integrada de APPs, com aplicação na sub-bacia do rio Saracuruna, RJ. Especificamente visou: a) Levantamento da legislação pertinente às APPs inseridas no contexto do uso e ocupação do solo e gestão ambiental integrada; b) Delimitação das faixas de APP, segundo os parâmetros definidos pelo Código Florestal para cada categoria existente na área; c) Seleção de indicadores ambientais relacionados às APPs delimitadas considerando suas diversas categorias e funções ambientais associadas; d) Avaliação do potencial e limitações da aplicação de indicadores de avaliação integrada em APPs, envolvendo a espacialização das informações com suporte de geotecnologias, com enfoque para a legitimação/intervenções nas faixas inseridas na sub-bacia em estudo. Metodologicamente envolveu a pesquisa bibliográfica, compreendendo o levantamento de todo o arcabouço jurídico ambiental pertinente às APPs e das referências de cartas de indicadores; a caracterização física e humana da sub-bacia, subsidiando a delimitação e pré-avaliação de APPs; a seleção de indicadores ambientais voltados à avaliação integrada de APPs, a aplicação, com o suporte de geotecnologias, de parte destes indicadores estruturados em ciclos PEIR frente à hierarquização, exemplificativa, das funções ambientais por grupo de categorias de APPs; e, por fim, a elaboração de mapas-síntese da situação das faixas de APP ligadas à drenagem e ao relevo de altitude, com enfoque na legitimação das mesmas. A revisão das políticas específicas e transversais às APPs e de seus planos incidentes atestou uma ampla base para a gestão local ou compartilhada destas faixas, no entanto, a delimitação de APPs em função da realidade local ainda não ocorre. A Carta-síntese de indicadores de avaliação integrada de APPs na sub-bacia contemplou um conjunto de quarenta indicadores, dentre os quais vinte e seis compuseram dois ciclos aplicados e seis ciclos parcialmente aplicados. Para as APPs ligadas à drenagem e ao relevo de altitude foram aplicados, respectivamente, os indicadores de: a) pressão: Alteração de áreas naturais por áreas antrópicas e Evolução da área urbana em encostas; b) estado: Impermeabilização do solo e Qualidade ambiental das terras; c) impacto: Áreas críticas de inundação e Áreas de risco de escorregamentos ou desmoronamentos; e d) resposta: Plano de bacia hidrográfica e Áreas de risco recuperadas. Tais ciclos atestaram a precisão dos indicadores de pressão e estado quando da avaliação sobre a preservação em APPs, porém não foram capazes de explicar isoladamente a causa de impactos, os quais não ocorrem de maneira exclusiva nestas faixas. Demonstraram ainda um nível maior de antropização em APPs localizadas na porção de baixada da sub-bacia, principalmente em margens de rios. Sendo assim, cabem ações voltadas à fiscalização de APPs legitimadas, à recuperação de faixas com baixa interferência humana, e às intervenções urbanísticas ou prioritárias em áreas degradadas ou impactadas