Revisão de métodos espectrofotométricos e cromatográficos aplicáveis na análise de nutrientes presentes em soluções hidropônicas

As técnicas de cultivo sem solo representam novas alternativas para a produção de alimentos. Dentre estas, a hidroponia tem crescido muito ultimamente devido ao fato de, principalmente, apresentar altas produtividades, além de inúmeras vantagens em relação ao cultivo em solo. Entretanto, alguns pontos específicos no processo podem ser considerados questionáveis. Problemas relacionados ao manejo da solução nutritiva, em muitos casos, podem gerar tanto problemas produtivos como ambientais. Dessa forma o entendimento da marcha de nutrientes da solução nutritiva se torna imprescindível no sentido de minimizar tais problemas. Baseado nestas considerações, o presente trabalho teve como objetivos: a realização de revisões bibliográficas dos principais métodos de análise dos nutrientes presentes em soluções hidropônicas; a descrição e proposição de utilização dos métodos de espectrofotometria colorimétrica, de absorção e emissão atômica para análise da solução; a realização de revisões bibliográficas de trabalhos, realizados por diversos autores, relacionados às análises de soluções hidropônicas; a discussão dos problemas ambientais que esta atividade pode causar. Os principais métodos considerados foram: espectrofotometria colorimétrica, espectrofotometria de absorção e emissão atômica, cromatografia iônica e eletroforese capilar. Através da revisão dos estudos realizados com soluções hidropônicas, pôde-se observar uma predominância na utilização das técnicas relacionadas acima, para a análise dos nutrientes. O manejo da solução hidropônica pode levar à ocorrência de certos problemas. Os descartes sucessivos das soluções nas áreas adjacentes à produção acarretam em desperdício de água e fertilizantes, e causam a salinização dos solos. Neste processo o solo torna-se estéril e assim, inapropriados para o cultivo. Desta forma, a proposta final deste trabalho é propiciar uma base teórica inicial para que futuros estudos possam ser direcionados ao desenvolvimento de novas técnicas de análise em campo que produzam resultados confiáveis, e desta forma colaborarem com a minimização dos problemas relacionados à produção e ao meio ambiente.

Estudo de metodologias de controle de qualidade do Mo-99 utilizado no preparo de geradores de Mo-99/Tc-99m

O 99mTc é o radionuclídeo mais utilizado em medicina nuclear. No Brasil os geradores de 99Mo/99mTc são produzidos exclusivamente pelo Centro de Radiofarmácia do IPEN-CNEN/SP, com 99Mo importado de diferentes fornecedores. O 99Mo (t1/2 = 66 h), por ser um produto de fissão do 235U, pode conter impurezas radionuclídicas prejudiciais à saúde humana. Dessa forma, para que o gerador seja utilizado de forma segura, é necessário que o 99Mo seja avaliado por ensaios de controle de qualidade e atenda à alguma especificação descrita em farmacopeia. A Farmacopeia Europeia (FE) apresenta monografia, com parâmetros (identificação, pureza radioquímica e pureza radionuclídica), métodos de análise, e limites, para avaliação da qualidade da solução de [99Mo] na forma de molibdato de sódio, que é utilizada como matéria-prima no preparo dos geradores de 99Mo/99mTc. No entanto, observa-se uma dificuldade na implementação e execução dos métodos por parte dos produtores de geradores, com pouca literatura sobre o assunto, provavelmente devido à falta de praticidade dos métodos propostos e à extensa lista de reagentes utilizados. Nesse trabalho foram avaliados vários parâmetros de qualidade do 99Mo descritos na monografia da FE. Foram estudados métodos de separação do 99Mo de suas impurezas radionuclídicas por extração em fase sólida (SPE) e por TLC. Após separação por SPE, foi proposta a quantificação de metais por ICP-OES para avaliar a porcentagem de retenção de Mo e a porcentagem de recuperação de Ru e Te e Sr em diversos tipos de cartuchos, em substituição ao uso de radiotraçadores. Observou-se que a marca de cartucho de SPE para separação do 99Mo recomendada pela FE apresentou baixa recuperação para Ru, quando comparado aos outros cartuchos de troca aniônica disponíveis no mercado. Amostras de 99Mo de diferentes fornecedores mundiais foram analisadas. Observou-se que é possível realizar a quantificação de 103Ru em amostras de 99Mo mesmo com tempos de decaimento acima de 4 semanas. Um método alternativo de separação do 99Mo do 131I por TLC apresentou resultados promissores. Não foi feita a quantificação das impurezas radionuclídicas emissoras beta e alfa. Todas as amostras analisadas apresentaram resultados dentro das especificações da FE para pureza radioquímica (>95%) e pureza radionuclídica.

Desenvolvimento e avaliação de métodos de extração e separação cromatográfica em colunas monolíticas e superficialmente porosas para determinação de herbicidas triazínicos em solos e águas

O uso de pesticidas levou ao aumento da produtividade e qualidade dos produtos agrícolas, porém o seu uso acarreta na intoxicação dos seres vivos pela ingestão gradativa de seus resíduos que contaminam o solo, a água e os alimentos. Dessa forma, há a necessidade do monitoramento constante de suas concentrações nos compartimentos ambientais. Para isto, busca-se o desenvolvimento de métodos de extração e enriquecimento de forma rápida, com baixo custo, gerando um baixo volume de resíduos, contribuindo com a química verde. Dentre estes métodos destacam-se a extração por banho de ultrassom e a extração por ponto nuvem. Após o procedimento de extração, o extrato obtido pode ser analisado por técnicas de Cromatografia a Líquido de Alta Eficiência (HPLC) e a Cromatografia por Injeção Sequencial (SIC), empregando fases estacionárias modernas, tais como as monolíticas e as partículas superficialmente porosas. O emprego de SIC com coluna monolítica (C18, 50 x 4,6 mm) e empacotada com partículas superficialmente porosas (C18, 30 x 4,6 mm, tamanho de partícula 2,7 µm) foi estudado para separação de simazina (SIM) e atrazina (ATR), e seus metabólitos, desetilatrazina (DEA), desisopropilatrazina (DIA) e hidroxiatrazina (HAT). A separação foi obtida por eluição passo-a-passo, com fases móveis compostas de acetonitrila (ACN) e tampão Acetato de Amônio/Ácido acético (NH4Ac/HAc) 2,5 mM pH 4,2. A separação na coluna monolítica foi realizada com duas fases móveis: MP1= 15:85 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc e MP2= 35:65 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc a uma vazão de 35 µL s-1. A separação na coluna com partículas superficialmente porosas foi efetivada com as fases móveis MP1= 13:87 (v v-1) ACN: NH4Ac/HAc e MP2= 35:65 (v v-1) ACN:NH4Ac/HAc à vazão de 8 µL s-1. A extração por banho de ultrassom em solo fortificado com os herbicidas (100 e 1000 µg kg-1) resultou em recuperações entre 42 e 160%. A separação de DEA, DIA, HAT, SIM e ATR empregando HPLC foi obtida por um gradiente linear de 13 a 35% para a coluna monolítica e de 10 a 35% ACN na coluna com partículas superficialmente porosas, sendo a fase aquosa constituída por tampão NH4Ac/HAc 2,5 mM pH 4,2. Em ambas as colunas a vazão foi de 1,5 mL min-1 e o tempo de análise 15 min. A extração por banho de ultrassom das amostras de solo com presença de ATR, fortificadas com concentrações de 250 a 1000 µg kg-1, proporcionou recuperações entre 40 e 86%. A presença de ATR foi confirmada por espectrometria de massas. Foram realizados estudos de fortificação com ATR e SIM em amostras de água empregando a extração por ponto nuvem com o surfactante Triton-X114. A separação empregando HPLC foi obtida por um gradiente linear de 13 a 90% de ACN para a coluna monolítica e de 10 a 90% de ACN para a coluna empacotada, sempre em tampão NH4Ac/HAc 2,5 mM pH 4,2. Em ambas as colunas a vazão foi de 1,5 mL min-1 e o tempo de análise 16 min. Fortificações entre 1 e 50 µg L-1 resultaram em recuperações entre 65 e 132%.

Eficiência de fontes, dinâmica do magnésio no solo sob a cultura do café no Brasil e comparação da análise de K, Ca e Mg em solos do Arkansas-EUA seco em estufa e úmido de campo

A cultura do café no Brasil tem apresentado frequente deficiência de magnésio (Mg) limitando sua produtividade, portanto faz-se necessário o estudo de fontes que contenham Mg para essa cultura. Por outro lado, o estudo das metodologias de análise de K, Ca e Mg no solo é um outro ponto que precisa ser estudado para melhor manejo da fertilidade do solo e recomendação de adubações. Objetivou-se com o primeiro experimento avaliar a eficiência de fontes de magnésio para a cultura do café e a dinâmica deste nutriente no perfil do solo. E com o experimento desenvolvido em Arkansas-EUA, avaliar as correlações entre as concentrações de nutrientes do solo seco em estufa e úmido de campo extraídos com Mehlich-3 e 1 mol L-1 NH4OAc. Observou-se que o óxido e oxissulfato de Mg elevaram os valores de pH e CTC e diminuíram a concentração de H + Al do solo. As fontes diminuíram a disponibilidade de K e Ca, e aumentaram o Mg no solo. Na planta, óxido e sulfato de Mg proporcionaram maior concentração de Mg foliar. Apenas no segundo ano de avaliação houve aumento de produtividade do café. Os fertilizantes óxido e oxissulfato de Mg obtiveram o maior índice de eficiência agronômica em relação ao carbonato de Mg. No segundo experimento, K, Ca e Mg extraíveis com Mehlich-3 e NH4OAc foram altamente correlacionados (r2> 0,95) tanto para solo úmido de campo quanto para o seco em estufa. A relação entre as concentrações de K no solo seco em estufa e úmido de campo para Mehlich-3 e NH4OAc foram muito semelhantes e altamente correlacionados (r2 = 0,92). A secagem do solo em estufa teve efeito mínimo sobre as concentrações de Ca e reduziu a concentração de Mg tanto para Mehlich-3 quanto para NH4OAc. Entre os nutrientes estudados, a concentração de K foi a mais afetada pela secagem em estufa, necessitando de pesquisas de campo para correlacionar e calibrar novas recomendações agronômicas.

Avaliação de métodos numéricos de análise linear de estabilidade para perfis de aço formados a frio.

Para o projeto de estruturas com perfis de aço formados a frio, é fundamental a compreensão dos fenômenos da instabilidade local e global, uma vez que estes apresentam alta esbeltez e baixa rigidez à torção. A determinação do carregamento crítico e a identificação do modo de instabilidade contribuem para o entendimento do comportamento dessas estruturas. Este trabalho avalia três metodologias para a análise linear de estabilidade de perfis de aço formados a frio isolados, com o objetivo de determinar os carregamentos críticos elásticos de bifurcação e os modos de instabilidade associados. Estritamente, analisa-se perfis de seção U enrijecido e Z enrijecido isolados, de diversos comprimentos e diferentes condições de vinculação e carregamento. Determinam-se os carregamentos críticos elásticos de bifurcação e os modos de instabilidade globais e locais por meio de: (i) análise com o Método das Faixas Finitas (MFF), através do uso do programa computacional CUFSM; (ii) análise com elementos finitos de barra baseados na Teoria Generalizada de Vigas (MEF-GBT), via uso do programa GBTUL; e (iii) análise com elementos finitos de casca (MEF-cascas) por meio do uso do programa ABAQUS. Algumas restrições e ressalvas com relação ao uso do MFF são apresentadas, assim como limitações da Teoria Generalizada de Viga e precauções a serem tomadas nos modelos de cascas. Analisa-se também a influência do grau de discretização da seção transversal. No entanto, não é feita avaliação em relação aos procedimentos normativos e tampouco análises não lineares, considerando as imperfeições geométricas iniciais, tensões residuais e o comportamento elastoplástico do material.

Análise crítica e métodos para avaliação da competição portuária entre terminais de contêineres.

Uma compreensão aprofundada da dinâmica de competição portuária é particularmente importante dado o contexto atual do setor, que orienta à outorga de novos portos e terminais no Brasil, à luz da Nova Lei dos Portos, Lei Nº 12.815 de 2013. A avaliação dos reais impactos decorrentes do aumento de capacidade portuária em cada região será atividade fundamental para que, por um lado, o poder público oriente a alocação efetiva de recursos, sem prejudicar a operação dos complexos existentes; e para que a iniciativa privada, por sua vez, possa compreender os impactos dos possíveis novos empreendimentos sobre as suas operações e delinear estratégias comerciais compatíveis com o novo cenário competitivo. A partir de extensa revisão bibliográfica e da aplicação de técnicas a casos específicos, o presente trabalho detalha a dinâmica competitiva entre terminais de contêineres e avalia criticamente seis métodos utilizados para identificar a existência de competição: correlação de market share, comparação de taxas de ocupação, sobreposição de escalas marítimas, comparação de custos logísticos terrestres, representatividade da região de influência contestável e existência de poder de mercado sobre a região de influência. Dos seis métodos analisados, dois apresentam conclusões fulminantes para a questão, embora sua aplicação demande grande volume de informações; um é assertivo em condições normais de distribuição geográfica de cargas; dois apresentam condições necessárias, porém não suficientes para a identificação de competição; e um deve ser aplicado com ressalvas, uma vez que pode levar a conclusões equivocadas.

Cristalização assistida por destilação por membranas aplicada ao reuso de água: comparação com outros métodos de reuso, análise do processo e projeto hierárquico de processo.

No presente trabalho foram avaliados processos alternativos de dessalinização visando a recuperação e reuso da água contida em salmouras concentradas, sendo o processo de cristalização assistida por destilação por membranas (MDC) investigado com profundidade. Foi desenvolvido um modelo diferencial para o processo de destilação por membranas por contato direto (DCMD), contemplando métodos termodinâmicos rigorosos para sistemas aquosos de eletrólitos fortes, bem como mecanismos de transferência de calor e massa e efeitos de polarização de temperatura e concentração característicos deste processo de separação. Com base em simulações realizadas a partir do modelo matemático assim desenvolvido, foram investigados os principais parâmetros que influenciam o projeto de um módulo de membranas para DCMD. O modelo foi posteriormente estendido com equações de balanço de massa e energia adicionais para incluir a operação de cristalização e desta forma representar o processo de MDC. De posse dos resultados das simulações e do modelo estendido, foi desenvolvido um método hierárquico para o projeto de processos de MDC, com o objetivo de conferir características de rastreabilidade e repetibilidade a esta atividade. Ainda a partir do modelo MDC foram discutidos aspectos importantes em MDC como a possibilidade de nucleação e crescimento de cristais sobre a superfície das membranas, bem como o comportamento do processo com sais com diferentes características de solubilidade e largura da zona metaestável. Verificou-se que para sais cuja solubilidade varia muito pouco com a temperatura e que possuem zona metaestável com pequena largura, caso do NaCl, a operação com resfriamento no cristalizador não é viável pois aumenta excessivamente o consumo energético do processo, sendo nesses casos preferível a operação \"isotérmica\" - sem resfriamento no cristalizador - e o convívio com a possibilidade de nucleação no interior do módulo. No extremo oposto, observou-se que para sais com grande variabilidade da solubilidade com a temperatura, um pequeno resfriamento no cristalizador é suficiente para garantir condições de subsaturação no interior do módulo, sem grande ônus energético para o processo. No caso de sais com pequena variabilidade da solubilidade com a temperatura, mas com largura da zona metaestável elevada, existe certo ônus energético para a operação com resfriamento do cristalizador, porém não tão acentuado como no caso de sais com zona metaestável estreita. Foi proposto um fluxograma alternativo para o processo de MDC, onde foi introduzido um circuito de pré-concentração da alimentação antes do circuito de cristalização, para o caso de alimentação com soluções muito diluídas. Este esquema proporcionou um aumento do fluxo permeado global do processo e consequentemente uma redução na área total de membrana requerida. Verificou-se que através do processo com préconcentração da alimentação de 5% até 10% em massa - no caso de dessalinização de uma solução de NaCl - foi possível reduzir-se a área total da membrana em 27,1% e o consumo energético específico do processo em 10,6%, quando comparado ao processo sem pré-concentração. Foram desenvolvidas ferramentas úteis para o projeto de processos de dessalinização por MDC em escala industrial.

Koala: sistema para integração de métodos de predição e análise de estruturas de proteína

A Biologia Computacional tem desenvolvido algoritmos aplicados a problemas relevantes da Biologia. Um desses problemas é a Protein Structure Prediction (PSP). Vários métodos têm sido desenvolvidos na literatura para lidar com esse problema. Porém a reprodução de resultados e a comparação dos mesmos não têm sido uma tarefa fácil. Nesse sentido, o Critical Assessment of protein Structure Prediction (CASP), busca entre seus objetivos, realizar tais comparações. Além disso, os sistemas desenvolvidos para esse problema em geral não possuem interface amigável, não favorecendo o uso por não especialistas da computação. Buscando reduzir essas dificuldades, este trabalho propões o Koala, um sistema baseado em uma plataforma web, que integra vários métodos de predição e análises de estruturas de proteínas, possibilitando a execução de experimentos complexos com o uso de fluxos de trabalhos. Os métodos de predição disponíveis podem ser integrados para a realização de análises dos resultados, usando as métricas RMSD, GDT-TS ou TM-Score. Além disso, o método Sort by front dominance (baseado no critério de optimalidade de Pareto), proposto nesse trabalho, consegue avaliar predições sem uma estrutura de referência. Os resultados obtidos, usando proteínas alvo de artigos recentes e do CASP11, indicam que o Koala tem capacidade de realizar um conjunto relativamente grande de experimentos estruturados, beneficiando a determinação de melhores estruturas de proteínas, bem como o desenvolvimento de novas abordagens para predição e análise por meio de fluxos de trabalho.

Análise de métodos de avaliação de eco eficiência.

Para que a sustentabilidade seja gerenciada e praticada de maneira efetiva, ela deve ser mensurada, utilizando-se de métodos de avaliação da sustentabilidade. Estão disponíveis diferentes métodos de avaliação, que geralmente reduzem o resultado desse levantamento à indicadores de desempenho ambiental, econômico e social (POPEA; ANNANDALE; MORISON-SAUNDERSB, 2004). Uma das denominações mais bem aceitas e difundidas para a conjunção da dimensão ambiental e econômica é conhecida por avaliação de eco eficiência (AEE). Eco eficiência é o \"aspecto da sustentabilidade que relaciona o desempenho ambiental de um sistema de produto ao valor do sistema de produto\" (ISO, 2012). Estão disponíveis diferentes métodos de AEE, porém sem evidência das suas semelhanças e particularidades e como essas características influenciam na escolha do método mais adequado de AEE em relação às potenciais aplicações O objetivo desta pesquisa é, portanto, analisar e indicar os tipos de métodos de avaliação de eco eficiência (AEE) mais adequados para ações gerenciais nas quais caibam tais abordagens. Foram selecionados onze métodos de AEE, a partir do estabelecimento de critérios de caracterização desses métodos, a saber: BASF, Bayer, EcoWater, Hahn et al., Kuosmanen e Kortelainen, MIPS, NRTEE, UN ESCAP, UN, TU Delft, e WBCSD. Identificaram-se, ainda, quatro potenciais aplicações: (i) Monitoramento de processo com vistas à melhoria contínua; (ii) Selecção e classificação de produtos; (iii) Atendimento a requisitos legais e outros requisitos; e, (iv) Marketing, rotulagem de produtos e comunicação ambiental. A partir dos elementos metodológicos estabelecidos pela norma ISSO 14045 (2012) e do conhecimento obtido dos métodos de AEE, determinaram-se quatro requisitos pelos quais os métodos e os potenciais aplicações foram avaliados: (i) Tipo de indicador de desempenho ambiental; (ii) Tipo de indicador de valor de sistema de produto; (iii) Abrangência de aplicação; e, (iv) Tipo de indicador de eco eficiência. Aplicando-se estes requisitos nos métodos de AEE e nos potenciais usos, concluiu-se que quanto à aplicações em termos de monitoramento de processos com vistas à melhoria continua os métodos de AEE recomendados foram Bayer, NRTEE, WBCSD e UN. Para situações de seleção e classificação de produtos os métodos BASF, EcoWater, Kuosmanen e Kortelainen, MIPS, Hahn et al., TU Delft, UN ESCAP e UN demonstraram ter boa aderência. No que se refere a usos voltados ao atendimento de requisitos legais e/ou de outras naturezas, os métodos NRTEE, WBCSD e UN são os mais indicados. Em aplicações de marketing, rotulagem e comunicação foram indicados os métodos BASF, EcoWater e MIPS. Finalmente, concluiu-se que, para a escolha adequada da metodologia para uma AEE, conhecimento prévio das características de cada abordagem é necessário.