Contribuição para o estudo do tratamento de águas residuais provenientes da indústria de extração de petróleo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Estudo da extração e caracterização de compostos bioativos a partir de casca, farelo e arroz de variedades portuguesas

O arroz é o alimento básico para milhões de pessoas no Mundo inteiro. Como tal, o seu valor nutricional é algo de extrema importância. Contudo, ao seu processamento está associado um desperdício dos resíduos que advêm do seu descasque e branqueamento, o farelo e a casca. O principal objetivo deste trabalho consistiu no estudo do valor nutricional do grão de arroz e da valorização dos resíduos (farelo e casca) através da avaliação da atividade antioxidante. O estudo foi aplicado a três frações do bago de arroz: grão, farelo e casca, de três subvariedades diferentes: opale, ariete e ellebi. Foi avaliado o perfil de macronutrientes nas amostras de arroz, entre eles o teor de humidade, cinza, proteína e gordura. O grão foi a fração que apresentou maior teor de humidade, o farelo a que apresentou maior teor de gordura e proteína e a casca maior teor de cinza. Os compostos bioativos foram extraídos pelo método de extração sólido-liquido, usando como solvente uma mistura aquosa de metanol. A caracterização dos compostos antioxidantes dos extratos foi analisada através do teste da eliminação dos radicais livres de DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo) e pelo método de Folin-Ciocalteau. Para a identificação dos compostos bioativos foi utilizada a técnica de UPLC-PDA (Cromatografia líquida de ultra eficiência - Detetor de matriz de Fotodíodos). A casca foi o extrato que continha uma maior capacidade antioxidante e um maior conteúdo de fenólicos totais (TPC), e o extrato do grão o que apresentou menor valor. Identicamente, foi na casca onde se conseguiu identificar um maior número de compostos, entre os quais se destacam os ácidos gentísico, isoferúlico, vanílico, elágico, p-cumárico e levulínico. A extração de compostos antioxidantes de farelo e casca de arroz demonstrou ser uma via bastante promissora para a valorização destes resíduos.

Doseamento de cafeína e análise sensorial de chá preto (Camellia sinensis) preparado com diferentes condições de extração

A popularidade do chá preto (Camellia sinensis) mundialmente é indiscutível, principalmente por ser considerado como uma importante fonte de cafeína. No entanto a composição final da infusão consumida está fortemente associada ao seu modo de preparo. Neste estudo realizado com chá preto Pekoe (Gorreana®, Açores, Portugal), quantificou-se o teor de cafeína em infusões de chá preparadas de diferentes formas através de cromatografia gasosa. Além disso, foi desenvolvida uma nova técnica de extração da cafeína a partir de infusões liofilizadas. As infusões com folhas de chá preto foram preparadas com a proporção folhas/água sugerida na embalagem (3 g de folhas de chá em 50 ml de água). Na preparação destas infusões foram utilizadas duas extrações consecutivas das folhas de chá preto em diferentes tempos de infusão (1, 3, 5 ou 20 minutos). As infusões obtidas a partir primeira extração das folhas de chá preto foram analisadas através cromatografia gasosa e as seguintes quantidades de cafeína estavam presentes: 2,60 mg, 2,98 mg, 3,14 mg e 54,32 mg, para os tempos de infusão de 1, 3, 5 e 20 minutos, respectivamente. Para a segunda extração das folhas de chá foram quantificados os seguintes valores de cafeína (mg / 3 g de folhas): 0,52 mg, 0,10 mg, 0,14 mg e 0,20 mg para os tempos de infusão de 1, 3, 5 e 20 minutos respectivamente. As diferenças entre os resultados demonstram que a diferença mais expressiva de teor de cafeína nas infusões se observa entre amostras obtidas de extrações sucessivas. A diferença do tempo de extração tem um impacto bastante inferior devido à elevada solubilidade da cafeína em água quente. A aplicação de um teste de análise sensorial apresentou a opinião do consumidor sobre as infusões de chá analisadas, demonstrando a preferência e superioridade das amostras obtidas através da 1ª extração da folha de chá em relação aos atributos avaliados. Esta informação pode ser bastante relevante para o consumidor, pois permitirá com base na técnica de preparação do chá, e por um processo simples, ajustar o conteúdo de cafeína.

Extração de DNA a partir de sangue humano coagulado para aplicação nas técnicas de genotipagem de antígenos leucocitários humanos e de receptores semelhantes à imunoglobulina

O objetivo deste estudo foi padronizar uma metodologia de extração de DNA de alta qualidade a partir de amostras de sangue coagulado. Quarenta e oito amostras de sangue humano coagulado foram utilizadas para a extração de DNA pelo kit comercial EZ-DNA® (Biological Industries, Beit Haemek, Israel), pelo kit de coluna Neoscience® (One Lambda Inc., San Diego, CA) e pelo método modificado de salting out. Apenas o método de salting out foi capaz de extrair altas concentrações de DNA (média, 180ng/µL), as quais foram medidas pelo detector de fluorescência Qubit® (Invitrogen, USA). Este método permitiu a amplificação dos genes HLA (human leukocyte antigens) pela tecnologia PCR-SSO (polymerase chain reaction - specific sequence of oligonucleotides) Luminex, a qual exige DNA de boa qualidade, e de genes KIR (killer cell immunoglobulin-like receptors) pela técnica made in house PCR-SSP (polymerase chain reaction-sequence specific of primers), a qual demanda uma concentração específica de DNA (10ng/µL). Concluímos que a técnica de salting out modificada foi muito eficiente, simples e rápida para a extração de DNA de amostras de sangue humano coagulado, com o objetivo de realizar a genotipagem de genes HLA e KIR.

O uso da Deteção Remota para a extração de Indicadores Urbanos

Nas últimas décadas o aumento da expansão das áreas urbanas conduziu a rápidas mudanças nos ambientes urbanos. Estas mudanças necessitam de uma observação e compreensão, por forma a permitir a monitorização e avaliação do processo de planeamento urbano. A utilização de dados obtidos por Deteção Remota (DR), aliada aos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), surge como uma fonte de informação válida para modelar, recolher, armazenar, exibir e analisar os sistemas urbanos. Neste contexto, a informação planimétrica e altimétrica recolhida por sensores remotos pode ser explorada por forma a extrair informação acerca do uso e ocupação do solo, e apresenta-la sob a forma de indicadores para apoio à decisão. Um sistema de indicadores urbanos baseados em dados obtidos por DR constitui uma ferramenta para as cidades transmitirem os diferentes riscos urbanos bem como na promoção de medidas e estratégias para um eficiente planeamento urbano. A dissertação de mestrado proposta tem como principal objetivo a criação de um sistema de indicadores urbanos que caracterize a cidade de Lisboa ao nível das áreas verdes e do volume construído. Assim, de forma a atingir o objetivo principal é desenvolvida uma metodologia baseada em informação altimétrica e planimétrica que permite analisar as áreas verdes da cidade de Lisboa bem como o volume construído. A informação altimétrica urbana (3D) é derivada de dados cartográficos oficiais (curvas de nível que originam um Modelo Digital de Terreno) e informação recolhida por LiDAR (Light Detection And Ranging) (que representa o Modelo Digital de Superfície). A informação 2D é extraída de uma imagem do satélite de alta resolução Worldview-2 de 2010, com um pixel de 0,5m, do concelho de Lisboa, através de técnicas de processamento digital de imagem. A informação recolhida permite, por um lado a modelação 3D do edificado, e por outro a quantificação 2D da cobertura vegetal em meio urbano. Posteriormente, num ambiente SIG, a informação extraída é cruzada com dados censitários e dados de uso e ocupação do solo. A análise ocorre tendo por base as Subsecções Estatísticas (SSE) da cidade de Lisboa (INE, 2011) e o sistema proposto inclui assim a extração de indicadores divididos tematicamente em indicadores de área e indicadores de volume. Os resultados obtidos permitem relacionar as áreas verdes, a população e o volume construído.

Extração automática de elementos em fotografia aérea por fotogrametria

Na cadeia de produção de cartografia digital, que se encontra implementada no IGeoE, existe a necessidade de efetuar a restituição de objetos através da vetorização 3D. Sendo este processo completamente manual, o operador identifica e adquire os objetos, em ambiente estereoscópico, segundo as regras estabelecidas nas normas de aquisição. A aquisição de construções, nomeadamente os edifícios, são dos objetos que mais recursos consomem devido à sua frequência e dificuldade de restituição. A possibilidade de simplificar esta parte do processo proporciona um beneficio substancial para toda a cadeia de produção. Pretende-se assim detetar edifícios em fotografias aéreas, extraindo a sua informação planimétrica e altimétrica, para posterior inserção num SIG. Para a obtenção da altimetria são utilizados os princípios de fotogrametria analítica através das equações de colinearidade. Este problema torna-se relevante devido ao facto de se pretender retirar informação de fotografias, que possuem bastante informação, com recurso à computação gráfica, através de técnicas de segmentação em vários níveis e fotogrametria, juntando assim duas áreas do saber. Esta solução permite automatizar um processo que é predominantemente manual, contribuindo para melhorar a cadeia de produção sem a alteração de funcionamento da mesma.

Extração de pregos em madeiras da Amazônia

Vinte espécies de madeiras, originárias do muicípio de Presidente Figueiredo - AM -UHE de Balbina, foram submetidas a ensaio de extração de pregos. Os resultados permitem avaliar a influência da densidade na resistência de arrancamento do prego e a relação da resistência entre as faces pregadas. Não se conseguindo cravar pregos em algumas das espécies ensaiadas, procurou-se determinar os fatores inerentes a madeira que dificultam a aceitação ou não do prego, como também, o diâmetro do pré-furo necessário para introdução do prego em uma amostra, tal que, a resistência a extração fosse semelhante àquela das madeiras em que foram cravados pregos sem auxilio de pré-furo.

Balanço dos nutrientes Ca+2, Mg+2, Na+, K+e NO3, em uma bacia de primeira ordem com vegetação Natural na Amazônia Central

O estudo foi conduzido em uma bacia hidrográfica experimental de primeira ordem de aproximadamente 3,5 km2 localizada próximo ao km 16 da estrada secundária ZF-02, do km 60 da rodovia BR-174 que liga Manaus - Boa Vista. O principal objetivo foi quantificar o balanço dos nutrientes Ca+2, Mg+2 Na+, K+e NO3 através da entrada via precipitação e saída via deflúvio. As coletas de água e os cálculos do fluxo de nutrientes foram feitos em base mensal por um período de um ano. Observou-se que as concentrações iônicas apresentaram pouca variação ao longo do tempo. As maiores concentrações na precipitação ocorreram em função do acúmulo de aerosóis na atmosfera, após um período longo sem chuva. Aparentemente a vegetação exerceu influência mais evidente sobre o nitrato em relação aos demais nutrientes. O fluxo dos nutrientes foi variável, onde principalmente a entrada total destes deu-se em função de eventos individuais de chuva de grande magnitude. O balanço em kg.ha-1.ano-1 foi positivo para todos os nutrientes com os seguintes ganhos líquidos: Ca+2 (2,33); Mg+2 (1,66); Na+ (2,07); K+ (l,80) e NO3 (5,84).

Sistemas aquosos bifásicos uma ferramenta sustentável para a extração de ácido clavulânico a partir de diferentes fontes

O ácido clavulânico (AC) é um inibidor de β-lactamases que tem vindo a ser largamente utilizado na área médica. Embora seja de extrema importância, o desenvolvimento de processos alternativos de produção e purificação é ainda insignificante, sendo fundamental o estudo de técnicas de extração mais biocompatíveis, como os Sistemas Aquosos Bifásicos (SABs). Assim, este trabalho objetivou o estudo de Sistemas Aquosos Bifásicos baseados em polímeros como uma ferramenta alternativa para a extração de AC. Foram testados dois SPAB compostos por Polietileno Glicol (PEG) com massa molecular (M) de 4000 g/mol e Poliacrilato de Sódio de 8000 g/mol, nos quais foi alterado o eletrólito indutor da formação de fases, em particular, sulfato de sódio (Na2SO4,) e cloreto de sódio (NaCl). Ademais, este trabalho visou também avaliar a eficiência de extração do AC, bem como compreender o efeito dos contaminantes no processo de migração. Para tal, foi avaliada a extração do AC a partir de três fontes distintas: solução pura (99,9%); solução comercial (60%); diretamente a partir do sobrenadante de um meio fermentando de Streptomyces clavuligerus. Os resultados obtidos demonstraram que independentemente da fonte inicial do AC, ambos os SABs poliméricos promoveram uma partição preferencial do AC para a fase rica em PEG, sendo o coeficiente de partição maior nos sistemas com Na2SO4 do que com NaCl. Após identificar a grande capacidade de partição de AC, o SAB com PEG/NaPA/Na2SO4 foi também utilizado para avaliar a partição de proteínas presente no meio fermentado, sendo também obtida uma preferencial partição destas para a fase rica em PEG. Assim, apesar da baixa capacidade de purificação de AC frente a proteínas contaminantes, os SABs estudados demonstraram que podem ser uma técnica alternativa sustentável e bastante econômica para uma etapa inicial de clarificação/concentração de bioprodutos a partir de caldos fermentados.

Relações entre as colonizações por Fungos Micorrízicos Arbusculares e teores de nutrientes foliares em oito espécies florestais da Amazônia

Na Amazônia encontra-se um grande número de espécies florestais, muitas delas já com reconhecido valor econômico, como a Abiurana (Eremoluma williamií), Andiroba (Carapa guianensis), Cardeiro (Scleronema micranthum), Cedrorana (Cedrelinga catenaeformis), Cumarú (Dipterix odorata), Jacareúba (Calophyllum angulare), Marupá (Simaruba amara) e Piquiá (Caryocar villosum). Pouco se sabe sobre suas características nutricionais e infecções por micorrizas arbusculares (MA) quando em solos ácidos e de baixa fertilidade da região. Com o objetivo de obter informações neste sentido, foi realizada uma avaliação de campo com estas espécies em fase adulta. Foram coletadas amostras de solos (rizosfera), raízes e folhas das espécies, de plantios experimentais na Estação Experimental de Silvicultura Tropical do INPA, Manaus, AM, em dois solos podzólicos. Todas as espécies apresentaram infecções por MA, mas diferiram quanto às colonizações, bem como nas concentrações de macro e micronutrientes nas folhas. Foram encontradas algumas correlações significativas (oito de um total de 64) entre as colonizações por micorrizas nas raízes e os teores de Ca, P, Cu, Fe, Mn c Zn nas folhas das espécies. Estas correlações estatisticamente significativas indicam que as endomicorrizas estão contribuindo para a absorção de nutrientes pelas plantas nas condições de terra firme da Amazônia Central.

Nutrientes no solo em floresta de terra firme cortada seletivamente na Amazônia Central

Foram medidos o pH, a matéria orgânica, o fósforo assimilável, o potássio, o magnésio, o cálcio e o alumínio trocáveis no solo de uma área de manejo florestal em floresta de terra firme localizada a 80 km ao norte de Manaus. O solo é um Latossolo Amarelo álico de textura muito argilosa. O experimento constou de duas parcelas controle e duas que sofreram manejo em tempos distintos (uma em 1987 e a outra em 1993). Os resultados mostraram que esses solos são muito ácidos e que os teores de fósforo assimilável, potássio, magnésio, cálcio, e alumínio trocáveis são mais altos no período chuvoso do que no período seco. Nos perfis do solo da floresta remanescente e do centro de clareira do manejo de 1987, as concentrações dos elementos estudados seguiram a ordem Al > Ca > Κ > Mg no período chuvoso e Al > Κ > Mg > Ca no início do período seco. Há evidências de que os resíduos de madeira deixados pela extração seletiva aumentaram a concentração de nutrientes no solo, pela sua decomposição, especialmente na estação chuvosa.

Propriedades físicas do solo após extração seletiva de madeira na Amazônia Central

Variáveis físicas do solo foram investigadas em parcelas de floresta de terra firme submetidas à extração seletiva de madeira na Amazônia central. Foram obtidas curvas de retenção de água no solo, juntamente com medidas de água disponível no solo às plantas, densidade do solo e porosidade total. Medidas de temperatura do solo foram realizadas por mais de 13 meses, considerando seis tratamentos: controle, centro da clareira, borda da clareira, borda da floresta remanescente, floresta remanescente e trilha do trator. Medidas de condutividade hidráulica de solo saturado foram feitas na floresta e em clareiras, sem distinguir os tratamentos. O solo revelou baixa capacidade de armazenar água disponível: apenas 11 a 18% da água pode estar disponível às plantas, num perfil de 1 m de profundidade. A temperatura das camadas superiores do solo foi influenciada pela extração seletiva de madeira: nas clareiras abertas, a luz chega com mais intensidade no solo, proporcionando temperaturas mais elevadas no centro e nas bordas das clareiras do que no controle e na floresta remanescente.

Variação temporal de nutrientes na água escorrida pelo caule em floresta primária explorada no nordeste do Pará

Foi enfocada a contribuição de nutrientes da água escorrida pelo caule (CE), na ciclagem hidroquímica em floresta primária explorada, em Benevides, PA. A concentração de nutrientes na CE foi avaliada de dezembro de 1993 a abril de 1995, mediante coletores tipo colarinho, construídos com espuma de silicone, acoplados por tubos a recipientes plásticos. O monitoramento de CE se restringiu a doze árvores, nas quais foram coletadas mensalmente amostras para análise química de K+, Na+, Ca2+ e Mg2+ por espectrofotometria de absorção atômica, o N-NH4+, N-NO3 - e P-PO4 3- por colorimetria, em espectofotômetro de fluxo contínuo, o N-total por micro Kjeldahl e pH por potenciometria. A quantidade de nutrientes trazidos pela CE foi maior no início da época chuvosa, exibindo marcante variabilidade temporal para K+, Na+, Ca2+, Mg2+, N-total, SO4 2-, enquanto que o oposto aconteceu com PO4 3-. A magnitude na concentração dos nutrientes decresceu na seguinte ordem: K+ > Na+ > Ca2+ > N-t > SO4 2- > Mg2+ > PO4 3-. A distribuição e a intensidade de chuva não influenciam marcantemente o pH na CE.

Colonização micorrízica e concentração de nutrientes em três cultivares de bananeiras em um latossolo amarelo da Amazônia central

A adaptação das plantas à baixa fertilidade dos solos amazônicos é uma alternativa de baixo insumo que satisfaz à maioria dos produtores regionais. Essa adaptação pode estar relacionada às micorrizas arbusculares, que podem aumentar a capacidade das plantas em absorverem os nutrientes do solo. O estudo foi conduzido num plantio de bananeiras sobre um Latossolo amarelo na Faculdade de Ciências Agrárias (Fundação Universidade do Amazonas), objetivando verificar a colonização de fungos micorrízicos e teores de nutrientes foliares das cultivares de bananeira Maçã, Pacovan e Prata, durante três meses de avaliações (Dezembro/98, Janeiro e Fevereiro/99). Coletou-se amostras de raízes para avaliar as taxas de colonização e amostras foliares para verificar os teores de macro e micronutrientes. As médias da colonização radicular por fungos micorrízicos foram de 60,7% na cultivar Maçã, 55,2% na Pacovan e 53,6% na Prata. Na amostragem feita em dezembro de 1998, a cultivar Maçã apresentou menor colonização micorrízica (48,3% das raízes), do que a Pacovan (73,6%) e Prata (67,8%). No mês de janeiro de 1999 essa situação se inverteu: a Maçã apresentou a maior colonização micorrízica (75,3%) quando comparada com a da Pacovan (47,8%) e Prata (40,3%). As cultivares não apresentaram diferenças entre si quanto às concentrações de P e Fe, mas houve uma variação significativa entre elas quanto aos teores de Ca, Mg, K, Zn, Cu e Mn. A colonização radicular por fungos micorrízicos correlacionou-se positivamente com os teores de Ca, K e Zn na cultivar Maçã e, Cu na cultivar Prata. Estas correlações positivas permitem inferir que a associação micorrízica foi importante no estímulo às absorções de Ca, K e Zn pela cultivar Maçã e Cu pela Prata nas bananeiras de cinco anos na fase de produção comercial.

Precipitação interna e interceptação da chuva em floresta de terra firme submetida à extração seletiva de madeira na Amazônia Central

Em uma área de floresta de terra firme na Amazônia Central submetida à extração seletiva de madeira (6-10 árvores ou 34 m³ ha-1 de madeira), foram medidas a precipitação interna e a interceptação da água da chuva num período de mais de dois anos. No primeiro ano, os dados coletados foram contínuos; no ano seguinte, as informações foram obtidas em campanhas intensivas em diferentes épocas do ano. Procurou-se quantificar as alterações produzidas pela extração seletiva na precipitação interna e na interceptação da chuva e, conseqüentemente, no ciclo hidrológico. Na floresta intocada (controle), a precipitação interna variou de 74,2 a 87,1 % e nas parcelas manejadas de 86,9 a 92,9%, verificando-se um aumento na precipitação interna após a extração seletiva de madeira. No entanto, as alterações provocadas pela extração seletiva na precipitação interna, que é a transferência de água da atmosfera para o solo após percolar o dossel da floresta, não foram estatisticamente significativas. Mas a interceptação da chuva, uma das partes do ciclo hidrológico, que retorna para a atmosfera e contribui para novas chuvas, foi significativamente alterada pela extração seletiva, provocando uma diminuição da quantidade de água retida pelo dossel.