Erosão em sulcos em diferentes preparos e estados de consolidação do solo

O preparo e a consolidação do solo alteram a sua capacidade em resistir à erosão em sulcos. Com o objetivo de estudar a erosão em sulcos em diferentes preparos e consolidação do solo, conhecer o diâmetro mediano dos sedimentos transportados e determinar a erodibilidade em sulcos (Kr) e a tensão crítica de cisalhamento (τc) do solo, foi realizado um experimento no campo, em 1997/98, em um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico arênico. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com seis repetições. Os tratamentos constaram de: preparo convencional recente (CR), preparo convencional consolidado (consolidação de dois meses) (CC), plantio direto sem palha (PDS) e plantio direto com palha (PDC, 94% de cobertura). Usou-se chuva simulada de intensidade constante (65 mm h-1) até escoamento aproximadamente constante de água no solo. Em seguida, na extremidade superior do sulco, foram adicionadas descargas líquidas (Q) crescentes de 0,0002 m³ s-1 até 0,0010 m³ s-1, para os tratamentos CR e CC, e de 0,0004 m³ s-1 até 0,0020 m³ s-1, para os tratamentos PDS e PDC, sendo as amostras coletadas na parte inferior de cada sulco. As parcelas foram delimitadas por chapas metálicas cravadas no solo no sentido do declive (0,20 m de largura por 6,00 m de comprimento). O valor de Kr determinado foi de 0,012 kg N-1 s-1 e o τc foi de 2,61 N m-2. A desagregação, as perdas de solo e o diâmetro mediano dos sedimentos apresentaram a seguinte seqüência em magnitude: CR, CC, PDS e PDC, particularmente nas maiores Q. O regime de escoamento foi turbulento supercrítico, com exceção da primeira Q aplicada, onde o regime foi laminar subcrítico, para o PDC, graças à presença de resíduos culturais, e laminar supercrítico, para os demais tratamentos. A consolidação e a cobertura do solo alteram o regime do escoamento e reduzem a erosão em sulcos e seus efeitos são complementares.

Características hidráulicas da erosão em sulcos em um cambissolo do semiárido do Brasil

A erosão em sulcos é formada a partir da concentração do escoamento superficial nas depressões da superfície do terreno, evoluindo para a formação de canais ou ravinas, o que faz aumentar a degradação dos solos pela erosão hídrica. Os objetivos deste trabalho foram avaliar as condições hidráulicas do escoamento em sulcos pré-formados, caracterizando o regime de escoamento, e avaliar mudanças induzidas na geometria desses sulcos. Para isso, um experimento foi realizado num Cambissolo Háplico do sertão pernambucano, município de Serra Talhada, Brasil. Os tratamentos consistiram na aplicação de vazões de 17,5; 47,0; 60,0; 77,0; e 110,0 L min-1; com duração de 20 min, em sulcos pré-formados em um solo recém-preparado. O aprofundamento dos sulcos foi dominante no início dos testes. A partir do momento em que o sulco atingiu o solo não revolvido, o processo erosivo, ou seja, a ação da tensão cisalhante, caracterizou-se principalmente pelo alargamento do canal, desgastando com maior proporção a base das paredes laterais dos sulcos. A ação da concentração do escoamento superficial nos sulcos experimentais produziu regimes de escoamento na faixa de transição supercrítico, atestando a ocorrência da erosão em sulcos. O cisalhamento na base do sulco, provocado pelo escoamento, facilitou o desmoronamento nas paredes laterais.

Resistência à erosão em ravinas, em latossolo argiloarenoso

As ravinas consistem em uma das formas de erosão hídrica com escoamento superficial concentrado em encostas de áreas degradadas e, ainda, sem escoamentos de subsuperfície. Os objetivos deste trabalho foram estudar o comportamento hidráulico do escoamento superficial das ravinas e determinar a erodibilidade (Kr) e a tensão crítica de cisalhamento (τc) na superfície de ravinas e, também, a erodibilidade (Kr) ao longo do perfil de encostas degradadas do litoral do Estado de Pernambuco. O experimento foi realizado em 2005, em um Latossolo Amarelo de textura argilosa pertencente à Formação Barreiras no município do Cabo de Santo Agostinho, PE. As parcelas foram delimitadas por chapas metálicas cravadas no solo no sentido do declive (1,0 m de largura por 3,0 m de comprimento). Os testes consistiram na aplicação de quatro níveis de vazão, determinando-se o volume de descarga líquida e a massa de sedimentos desagregados. As taxas de desagregação de solo foram lineares em relação às tensões de cisalhamento. Na superfície das ravinas, a erodibilidade (Kr) foi de 0,0016 kg N-1 s-1 e a tensão crítica de cisalhamento, de τc = 4,37 Pa. O baixo valor de erodibilidade e o alto de tensão crítica de cisalhamento de τc obtidos na superfície das ravinas possivelmente decorreram da formação de uma crosta superficial originada por ciclos de umedecimento e secagem. A erodibilidade (Kr) em profundidade variou entre 0,012 e 0,070 kg N-1 s-1, em função do teor de argila. O regime do escoamento superficial nas ravinas foi turbulento supercrítico e, portanto, semelhante ao do escoamento superficial nos sulcos de erosão, como descrito na literatura.

DESENVOLVIMENTO E PROJETO DE UMA UNIDADE DE EXTRAÇÃO SUPERCRÍTICA PARA PURIFICAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS

Este estudo investiga os diferentes arranjos de equipamentos para o desenvolvimento de uma unidade industrial para purificação de óleos vegetais utilizando extração com CO2 sob condições supercríticas. Objetivando a concepção de uma planta comercial a partir da unidade de laboratório o estudo deve iniciar-se através da determinação de alguns parâmetros experimentais e um estudo energético do processo. Em trabalho anterior foram definidas as condições ótimas (T, P) para purificação de óleos vegetais por CO2 supercrítico [7]. A etapa de otimização energética envolve um número máximo de variações possíveis nas condições de operação, visando fornecer dados adequados para a definição do rendimento e qualidade do produto, assim como do tempo de extração. A representação do processo nos diagramas de estado do solvente são muito úteis para a determinação das propriedades termodinâmicas em cada estágio do processo. Os diagramas Temperatura-Entropia (TxS) são particularmente apropriados para determinação da energia requerida ou removida no processo reversível. Com a determinação das condições de operação e do tempo para cada etapa individual é possível plotar a variação da pressão e da temperatura versus tempo, assim como definir e dimensionar os equipamentos necessários para o processo de extração supercrítica.

NOVAS APLICAÇÕES DE SISTEMAS SFE "HOME MADE".: I. PLANTAS MEDICINAIS BRASILEIRAS

Neste trabalho, apresenta-se uma visão geral da evolução do uso da SFE (extração com fluido supercrítico) na análise de plantas medicinais brasileiras dentro das pesquisas desenvolvidas pelo Laboratório de Cromatografia do IQSC-USP. Utilizou-se como fluido extrator o CO2, puro ou modificado com solventes de polaridade baixa a alta (pentano, solventes halogenados, álcoois, água), para a extração seletiva de princípios ativos de Maytenus aquifolium ("espinheira santa") e Mikania glomerata ("guaco"), respectivamente contendo triterpenos e cumarina. Os extratos obtidos por SFE foram analisados por CGAR (cromatografia gasosa de alta resolução), CLAE-DAD (cromatografia líquida de alta eficiência com detector" photodiodearray") ou CCD (cromatografia de camada delgada). A SFE forneceu resultados similares ou melhores do que os obtidos com métodos convencionais de extração (Soxhlet, maceração, etc), indicando o potencial uso da SFE para análise e/ou produção de preparações contendo estas plantas medicinais.

NOVAS APLICAÇÕES DE SISTEMAS SFE" HOME MADE".: II. PLANTAS DA AMÉRICA DO SUL

O Laboratório de Cromatografia do IQSC-USP tem desenvolvido pesquisas em conjunto com outros grupos de pesquisa do Brasil e da América Latina, visando a futura implantação da SFE (extração com fluido supercrítico) nestes laboratórios. No presente trabalho, apresenta-se alguns dos resultados obtidos na cooperação com pesquisadores do Chile e da Venezuela, direcionados para a SFE de substâncias de potencial interesse econômico, princípios ativos ou substâncias tóxicas: triglicerídeos, ácidos graxos, flavonóides, alcalóides, etc. Foram estudadas plantas nativas do Chile e da Venezuela, algumas delas nunca estudadas por métodos fitoquímicos convencionais e pertencentes a várias famílias vegetais: Leguminosae, Chrysobalanaceae, Annonnaceae, etc. O uso da SFE em conjunto com CGAR-EM (cromatografia gasosa de alta resolução - espectrometria de massas) ou CLAE-DAD (cromatografia líquida de alta eficiência com detector" photodiodearray") permitiu a identificação de algumas substâncias presentes em baixa concentração, a partir de pequenas quantidades de material vegetal; estes dados são de grande importância para a caracterização química das espécies estudadas.

NOVAS APLICAÇÕES DE SISTEMAS SFE "HOME MADE": III. ENERGIA QUÍMICA E ELÉTRICA

Este trabalho apresenta três aplicações da SFE com diferentes fluídos supercríticos, matrizes e sistemas de extração. Um sistema estático "home made" foi utilizado na pesquisa de fontes alternativas de insumos químicos e energéticos tais como o bagaço de cana-de-açucar e o carvão mineral. Foram usados, respectivamente, o etanol (sem e com catalisador) e o tolueno como fluídos extratores e hidrogênio como gás de pressurização. Na extração dos contaminantes do óleo mineral adsorvidos em bauxita, foi utilizado o dióxido de carbono como fluído extrator em um sistema "home made"/dinâmico. Estudos visando a maximização do rendimento de alguns dos processos também foram realizados, utilizando o planejamento fatorial e a metodologia da superfície de resposta. Os produtos de maior interesse neste trabalho (fração de resinas), obtidos do processo de extração do bagaço de cana-de-açucar e aqueles contaminantes do óleo isolante adsorvidos em bauxita extraídos com fluídos supercríticos foram caracterizados usando cromatografia gasosa de alta resolução com detector de ionização de chama (CGAR - DIC) e cromatografia gasosa de alta resolução com detector seletivo de massas (CGAR - EM) após fracionamento por cromatografia líquida preparativa em 8 frações distintas.

NOVAS APLICAÇÕES DE SISTEMAS SFE "HOME-MADE".: IV. QUALIDADE DOS ALIMENTOS

São apresentadas algumas aplicações de um sistema "Home-Made" para Extração com Fluido Supercrítico (EFS) na análise de resíduos de pesticidas e de óleos essenciais em alimentos. Foram desenvolvidos diversos estudos com os parâmetros: temperatura, pressão, escolha e concentração de modificadores. Os resultados são apresentados para amostras de maracujá (resíduos de pesticidas organofosforados e piretróides), mel (resíduos de pesticidas organoclorados) e laranja (óleo essencial).

ESTUDO DO PROCESSO DA EXTRAÇÃOSUPERCRÍTICA DE ÓLEOS ESSENCIAIS DE PRODUTOS NATURAIS

A desterpenação do óleo essencial de laranja é uma preocupação da indústria cítrica. Esta consiste em concentrar os componentes oxigenados do óleo, que são os maiores responsáveis pelo sabor e aroma deste, reduzindo a fração terpênica que se degrada facilmente promovendo a formação de compostos com sabores e aroma indesejáveis. Esta fração oleosa rica em compostos oxigenados pode ser empregada em bebidas e outros alimentos como aromatizante mais agradável. Um dos métodos em estudo para a concentração dos compostos oxigenados do óleo essencial de laranja é a adsorção na sílica gel, seguida da dessorção fracionada com dióxido de carbono pressurizado. Este processo permite a obtenção de frações oleosas mais concentradas em compostos oxigenados que outros métodos convencionais. Neste trabalho foi utilizado o modelo de difusão em sólido aplicado em leito fixo, empregando a solução analítica proposta por Rosen em 1952, para o estudo do modelamento do processo de dessorção do óleo essencial de laranja com dióxido de carbono supercrítico.

MODELAGEM TERMODINÂMICA DO FRACIONAMENTO DO ÓLEO DE MANTEIGA COM FLUIDOS SUPERCRÍTICOS

O fracionamento do óleo de manteiga em frações de propriedades físicas e químicas diferentes mostra-se uma possível solução para o problema do excedente de óleo de manteiga no mercado internacional, despertando interesse em seu estudo. Com o objetivo de se modelar o equilíbrio de fases neste processo, foi feito um agrupamento dos 1331 triglicerídeos presentes no óleo de manteiga em 14 famílias. Assim, os componentes de uma mesma família possuem um comportamento semelhante quando expostos ao CO2 Supercrítico (CO2 SC). A seguir, utilizando a Equação de Peng-Robinson, realizou-se o cálculo do equilíbrio de fases no sistema óleo de manteiga/CO2, sendo o óleo de manteiga representado por uma mistura de 14 componentes hipotéticos, as famílias. Foram desenvolvidas correlações para a temperatura e pressão críticas e parâmetros de interação binária das famílias. O modelo foi capaz de correlacionar dados obtidos da literatura. As predições do equilíbrio de fases estão em excelente concordância com os dados obtidos pelos autores deste trabalho para os sistemas de óleo de manteiga/CO2. O procedimento mostrado aqui aplica-se não só ao dióxido de carbono supercrítico mas também a outros fluidos ou misturas de fluidos supercríticos, e também não somente ao óleo de manteiga, mas a todos os óleos/gorduras cuja constituição principal sejam triglicerídeos.

ESTUDO DA SELETIVIDADE CAPACIDADE EM SISTEMAS SÓLIDO-GÁS

A solubilidade de compostos pesados em fase gasosa contendo um componente supercrítico (equilíbrio sólido-gás) foi analisada, adotando-se a equação de estado de Peng-Robinson para representar os sistemas sólido-gás estudados. A modelagem foi aplicada para vários sistemas binários (monossólido/monossolvente) e multissólido/multissolvente. Para cada sistema, fez-se a estimação dos parâmetros pertinentes, os parâmetros de interação binária, obtidos por regressão não linear a partir dos dados experimentais de equilíbrio sólido-gás correspondentes. Tendo como base os dados binários, foi realizada uma análise de seletividade/ capacidade de sistemas do tipo 2 sólidos-1solvente, comparando-os com dados experimentais, e fez-se a comparação com os sistemas ternários experimentais.

Análise dos compostos voláteis da aguardente de cana por concentração dinâmica do "headspace" e cromatografia gasosa-espectrometria de massas

Os compostos voláteis da aguardente de cana foram extraídos por meio da concentração dinâmica do "headspace" em armadilhas contendo Tenax-TA e analisados por cromatografia gasosa-espectrometria de massas. Cerca de 100 compostos voláteis, com número de carbonos que variavam de 5 a 18, foram detectados. Destes, 22 foram selecionados, sendo 18 ésteres, com base nas suas quantidades no extrato ou nas suas características sensoriais obtidas na literatura. Os compostos presentes em maiores quantidades foram o 3-metil-1-butanol (álcool isoamílico), 1,1-dietoxi-etano (acetaldeído dietil acetal) e os ésteres acetato de 3-metilbutila, hexanoato de etila, octanoato de etila, decanoato de etila e dodecanoato de etila. Dentre os compostos identificados em menor quantidade, destacou-se, devido a sua natureza química, o composto sulfurado 4,5-de-hidro-2-metil-3(2H)-tiofenona. Esta é a primeira vez que este e outros compostos voláteis são reportados em aguardente de cana. Conclui-se que a metodologia empregada neste trabalho permitiu a identificação de compostos voláteis da fração C5-C18, que potencialmente contribuem para o aroma da aguardente de cana.

Determinação da pressão de vapor de compostos orgânicos por cromatografia gasosa

O conhecimento das pressões de vapor dos compostos naturais e suas propriedades críticas, de grande interesse para a extração supercrítica e impregnação de polímeros pelo processo supercrítico, é imprescindível para se fazer a modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases. No entanto, a escassez de dados experimentais desses compostos, devida à alta volatilidade, ou facilidade à degradação em temperaturas baixas, requer a utilização de métodos especiais. Neste trabalho, determinaram-se as pressões de vapor da curcumina, nicotina, d-limoneno, beta-mirceno, citronelal e linalol, através de um método que utiliza medidas de tempo de retenção por cromatografia gasosa. Utilizou-se detector de ionização de chama e coluna em fase estacionária não polar, em condições isotérmicas. O método apresenta vantagens em relação a outros métodos, quanto à rapidez de análise, quantidade e repetibilidade das amostras. Para as determinações das pressões de vapor destes compostos naturais requer-se o conhecimento da temperatura normal de ebulição, ou temperatura de fusão e das pressões de vapor dos homólogos dos compostos analisados.