Comportamento de diferentes sistemas de manejo como fonte ou depósito de carbono em relação à vegetação de Cerrado

Estudaram-se a distribuição, a acumulação de carbono orgânico (C) e o papel do solo como fonte ou depósito de C-CO2 em perfis de Latossolo Vermelho-Escuro (LE) argiloso e muito argiloso. As avaliações foram realizadas nos campos experimentais da Embrapa Cerrados, Planaltina, Distrito Federal, em seis sistemas de manejo: vegetação típica de cerrado (CE), reflorestamento de eucalipto (EU), pastagem cultivada (PA), preparo com grade pesada (GP), preparo com arado de discos (AD), plantio direto (PD), estabelecidos por mais de doze anos, na região dos Cerrados. O C foi analisado em amostras de solo coletadas no perfil até à profundidade de 100 cm. O balanço de C dos outros sistemas em relação ao CE foi utilizado para analisar o comportamento do solo como fonte ou depósito de C-CO2. As alterações mais importantes na dinâmica do C, no que se refere a adições, perdas e distribuição, ocorreram nas camadas superficiais. Em relação ao sistema natural (CE), verificou-se que a acumulação de C foi maior nos sistemas com menor intensidade de perturbação do solo (PD, PA e EU) e menor nos sistemas mais perturbados (AD e GP). Os solos sob PD, PA e EU funcionaram como depósito e os solos sob GP e AD como fonte de CO2.

Perda química de carbono e cinética do crescimento celular em cultivos de Spirulina

Photosynthetic microorganism cultures, such as microalgae, represent one of the alternatives for fossil CO2 emissions mitigation. Carbon supply is the major cost component in microalgal cultures. Aiming to enhance the dissolved inorganic carbon uptake efficiency in microalgal cultures, Spirulina sp LEB-18 was cultivated in mediums containing NaHCO3 concentrations ranging from 2.8 to 100 g L-1. Results indicated that lower dissolved inorganic carbon concentratios (2.8 g L-1 NaHCO3) produce higher growth parameters (Xmax = 0.75 g L-1; Pmax = 0.145 g L-1 d-1; µmax = 0.254 d-1) and lower carbon losses (13.61%). At 50 g L-1 of NaHCO3 cell growth was inhibited and carbon losses reached 38.73%.

Producción de biocombustibles utilizando spirulina sp como fuente de carbono.

Tesis (Maestría en Ciencias con Orientación en Procesos Sustentables) UANL, 2011.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Influência do consumo de diferentes níveis de Spirulina no desenvolvimento e perfil lipídico de ratos

Spirulina é uma cianobactéria que vem sendo produzida e estudada por suas propriedades nutricionais e por seus benefícios à saúde. Neste estudo, avaliou-se a influência de dietas acrescidas de diferentes concentrações de Spirulina sobre o desenvolvimento corporal e o perfil lipídico de ratos. Foram utilizados 24 ratos Wistar, alimentados, durante 40 dias, com quatro dietas isoproteicas (10%) distintas, sendo seis animais por grupo: 1) Dieta controle (AIN93G adaptada); 2) Dieta S1 (8,8% de Spirulina); 3) Dieta S2 (17,6% de Spirulina); 4) Dieta S3 (26,4% de Spirulina). Foram avaliados parâmetros nutricionais e o perfil lipídico dos animais, cujos dados foram analisados estatisticamente por Análise de Variância, seguida do teste de Tukey, a 5% de significância (p ≤ 0,05). O tratamento com 8,8% de Spirulina mostrou-se equivalente ao controle, apresentando respostas mais adequadas de CEA, medidas de crescimento e lipídios séricos. Já o S2 não foi capaz de promover um bom desenvolvimento corporal, comparado com o do controle, além de elevar os níveis de colesterol total e LDL-c. O tratamento S3 apresentou somente valores estatisticamente diferentes de HDL-c, quando comparado com os do controle (p ≤ 0,05). Conclui-se que, no tempo e condições do estudo, o tratamento S3, único com Spirulina como fonte exclusiva de proteína, foi capaz de substituir a fonte proteica padrão (caseína) na dieta para roedores, promovendo o adequado desenvolvimento corporal e lipídico dos animais.

Estudo da eficiência de deteção de um monitor portátil de contaminação de superfícies em função da distância e do débito de emissão da fonte

Introdução – No caso de uma eventual contaminação radioativa esta deve ser quantificada, pelo que é necessário garantir que as condições de funcionamento de um monitor de contaminação de superfícies se encontrem adequadamente caracterizadas, através da determinação da sua eficiência de deteção. Este estudo tem como objetivo determinar a eficiência de deteção de um monitor de contaminação e analisar a influência da distância e da atividade. Metodologia – O monitor de contaminação Thermo Mini 900E e as fontes radioativas planas de referência de Carbono – 14 (C-14), Césio – 137 (Cs-137), Estrôncio – 90 (Sr-90), Cloro – 36 (Cl-36) e Amerício – 241 (Am-241) com débito de emissão superficial rastreável ao Physikalish Technischen Bundesanstalt (PTB) foram utilizadas. Fontes de Sr-90 e C-14 com dois débitos de emissão distintos para cada e distâncias de 1 a 20mm foram usados para estudar a sua influência na eficiência de deteção. Resultados – Verificou-se que as fontes radioativas emissoras de partículas de maior energia apresentam uma maior eficiência de deteção e que esta diminui com o aumento da distância do detetor à fonte, sendo que os radioisótopos de maior energia apresentam um decréscimo na eficiência de 15% ao longo de 20mm, enquanto os radioisótopos de menor energia apresentam um decréscimo de 10%. Não se verificou uma influência expressiva do débito de emissão na eficiência de deteção deste monitor de contaminação. Conclusão – A eficiência de deteção de um monitor de contaminação portátil é dependente da distância deste à contaminação bem como do tipo de radiação emitida e energia dos radioisótopos presentes na contaminação. - ABSTRACT - Introduction – A radioactive contamination needs to be quantified in case it eventually occurs. Therefore it is necessary to ensure that the operating conditions of a surface contamination monitor are characterized by determining its detection efficiency. This experimental study aims to determine the detection efficiency of a contamination monitor and evaluate the distance and surface emission rate influence on the detection efficiency. Methodology – A contamination monitor Thermo Mini 900E was tested with reference radiation sources of Carbon – 14 (C-14), Cesium – 137 (Cs-137), Strontium – 90 (Sr-90), Chlorine – 36 (Cl-36) and Americium – 241 (Am-241) with its emission rate traced to the Physikalish Technischen Bundesanstalt (PTB). Sources of Sr-90 and C-14 with two different emission rates for each one and distances of 1 to 20mm were used to study its influence in the detection efficiency. Results – With the increasing of distance, the detection efficiency decreases. The most energetic radiation sources have higher detection efficiency, boasting a 15% decrease over 20mm whereas the sources bearing a smaller efficiency decrease 10%. No influence of the surface emission rate in the detection efficiency was verified. Conclusion – Thus, it is concluded that the detection efficiency of a contamination monitor is dependent of the distance between it and the contamination as well as the type and energy of the radioisotopes present in the contamination.

Produção de biomassa aquática como fonte de lípidos para biocombustíveis

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Emissões de carbono: caracterização do perfil de emissões de gases de efeito de estufa associadas à Monteiro, Ribas - Embalagens Flexíveis, S.A.

A presente dissertação tem como principal objectivo estimar as emissões de carbono resultantes das actividades da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A. A realização do inventário de gases de efeito estufa permite que a Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A, identifique quais as suas fontes emissoras e quantifique as emissões de gases de efeito estufa, permitindo criar estratégias de redução das mesmas. A elaboração do inventário foi fundamentada nas directrizes do Greenhouse Gas Protocol, obedecendo aos princípios de relevância, integrabilidade, consistência, transparência e exactidão. A metodologia adoptada utiliza factores de emissão documentados para efectuar o cálculo das emissões de gases de efeito de estufa (GEE). Estes factores são rácios que relacionam as emissões de GEE com dados de actividade específicos para cada fonte de emissão. Como emissões directas (âmbito 1), foram quantificadas as emissões provenientes do uso de gás natural nas caldeiras, consumo de vapor e de água quente, e as emissões do veículo comercial da empresa. Como emissões indirectas de âmbito 2, incluem-se as resultantes da electricidade consumida. As emissões indirectas estimadas de âmbito 3 referem-se, no caso em estudo, ao transporte de resíduos, ao deslocamento de funcionários para a empresa e às viagens de negócio. Face ao tipo de emissões identificadas, criou-se uma ferramenta de cálculo que contém todos os valores de factores de emissão que podem ser utilizados em função das características específicas dos dados de actividade relativos às várias fontes emissoras da Empresa. Esta ferramenta permitirá, no futuro, aperfeiçoar o cálculo das emissões, a partir de uma melhor sistematização da informação disponível. Com este trabalho também foi possível identificar a necessidade de recolher e organizar alguma informação complementar à já existente. O ano base considerado foi 2011. Os resultados obtidos mostram que, neste ano, as actividades da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A serão responsáveis pela emissão de 2968,6 toneladas de CO2e (dióxido de carbono equivalente). De acordo com a Decisão 2007/589/CE da Comissão de 18 de Julho de 2007 conclui-se que a Monteiro, Ribas Embalagens e Flexíveis S.A. se enquadra na categoria de instalações com baixo níveis de emissões pois as suas emissões médias anuais são inferiores a 25000 toneladas de CO2e. Conclui-se que a percentagem maior das emissões estimadas (50,7 %) é proveniente do consumo de electricidade (emissões indirectas, âmbito 2), seguida pelo consumo de gás natural (emissões directas) que representa 39,4% das emissões. Relacionando os resultados obtidos com a produção total da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A, em 2011, obtém-se o valor de 0,65 kg de CO2e por cada quilograma de produto final. Algumas das fontes emissoras identificadas não foram incorporadas no inventário da empresa, nomeadamente o transporte das matérias-primas e dos produtos. Isto deve-se ao facto de não ter sido possível compilar a informação necessária, em tempo útil. Apesar de se tratar de emissões indirectas de âmbito 3, consideradas opcionais, recomenda-se que num próximo trabalho deste tipo, essas emissões possam vir a ser quantificadas. As principais incertezas associadas às estimativas de emissão dizem respeito aos dados de actividade uma vez que foi a primeira vez que a empresa realizou um inventário de gases de efeito de estufa. Há informações mais específicas sobre os dados de actividade que a empresa dispõe e que poderá, de futuro, sistematizar de uma forma mais adequada para a sua utilização com este fim.

Solubilização de fostatos por microrganismos na presença de fontes de carbono

O potencial de solubilização de fosfatos por bactérias e fungos cultivados em meio de cultura GEL (Glicose-Extrato de Levedura), suplementado com diferentes formas de fosfatos (cálcio, alumínio e ferro) e fontes de carbono (celulose, amido, sacarose, glicose, frutose e xilose), foi avaliado em laboratório. O crescimento, o diâmetro da área solubilizada e a relação halo/colônia variaram conforme o tipo de microrganismo e a fonte de fósforo e de carbono. Dos 57 isolados utilizados, 56 formaram halo na presença de fosfato de cálcio e cinco apenas na presença de fosfato de alumínio e nenhum foi capaz de solubilizar fosfato de ferro. Contudo, seis isolados cresceram melhor no meio com fosfato de ferro em comparação com o meio testemunha. As maiores colônias e halos foram observados nos isolados de Rhizopus e Aspergillus, enquanto as maiores relações halo/colônia foram encontradas em Paecilomyces e Penicillium. Todos os isolados cresceram no meio GEL base (testemunha sem açúcar), mas a solubilização ocorreu apenas na presença de carbono adicionado ao meio, destacando-se xilose, glicose, frutose e sacarose.

Balanço do carbono orgânico no solo sob integração lavoura-pecuária no sul do Brasil

A integração lavoura-pecuária tem apresentado um avanço recente em áreas historicamente utilizadas com pecuária de corte extensiva no sul do Brasil. O inadequado manejo das pastagens de inverno associado ao uso da monocultura da soja no verão podem limitar o aporte de resíduos vegetais ao solo e reduzir os estoques de C orgânico do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o impacto do aumento da freqüência de pastejo no inverno e de sistemas de culturas de verão no estoque de C orgânico total do solo (COT). O experimento, realizado por quatro anos sob sistema plantio direto, seguiu um delineamento de blocos ao acaso, em arranjo bifatorial 3x3, com quatro repetições. O fator A foi constituído por três intervalos de pastejos durante o inverno: sem pastejo (SP), pastejo a cada 28 dias (P28) e pastejo a cada 14 dias (P14). O fator B constou de três sistemas de culturas de verão: monocultura de soja (Mon-S), monocultura de milho (Mon-M) e rotação anual de soja e milho (Rot-S/M). Foram quantificadas as adições de C ao solo via resíduos vegetais e os estoques de COT do solo segundo os métodos de camada e massa equivalentes de solo. O aumento da freqüência de pastejo diminuiu o aporte de C oriundo das pastagens de inverno de 5,3 Mg ha-1 no tratamento SP, para 1,7 e 1,3 Mg ha-1 nos tratamentos P28 e P14, respectivamente. O milho foi a cultura que proporcionou o maior aporte de C ao solo, com uma média de 6,0 Mg ha-1, enquanto a soja adicionou apenas 2,2 Mg ha-1. Os estoques de C orgânico calculados com base em camadas equivalentes de solo foram superestimados nos tratamentos P14 e P28 e subestimados no tratamento SP em comparação aos resultados obtidos com base nas massas equivalentes de solo, que foram utilizados para comparação dos sistemas de manejo. Os estoques de C orgânico nas camadas de 0-0,025, 0,025-0,05 e 0,05-0,10 m foram linearmente relacionados à adição anual de C pelas culturas (pastagem + culturas anuais), sendo necessária a adição de 4,48 Mg ha-1 ano-1 para a manutenção do estoque original de C orgânico da camada de 0-0,10 m. A baixa adição de C ao solo pelos resíduos vegetais no tratamento P14 resultou numa emissão líquida estimada de C para a atmosfera (0,05 a 0,27 Mg ha-1 ano-1 ), enquanto o solo no tratamento SP atuou como um dreno de C atmosférico (0,19 a 0,30 Mg ha-1 ano-1). No tratamento P28, o comportamento do solo como fonte ou dreno de C dependeu do sistema de cultura de verão, tendo sido estimada uma emissão líquida de C do solo sob Mon-S (0,04 Mg ha-1 ano-1 ) e uma retenção líquida de C sob Mon-M (0,15 Mg ha-1 ano-1 ) e Rot-S/M (0,11 Mg ha-1 ano-1 ). O maior intervalo entre pastejos, durante o inverno, associado à utilização do milho no verão contribuiu para maiores adições de resíduos vegetais e acúmulo de C orgânico no solo.

Evolvimento de dióxido de carbono e mineralização de nitrogênio em Latossolo Vermelho-Escuro com diferentes manejos

Este trabalho foi elaborado com o objetivo de verificar o efeito das palhas de milho e lab-lab, dos tipos de manejos do solo e da presença de uma fonte externa de N, no evolvimento de CO2 e na mineralização de N. Usou-se um Latossolo Vermelho-Escuro distrófico textura argilosa fase cerrado, da região de Sete Lagoas (MG), com histórico de uso envolvendo cinco anos sob plantio direto e plantio convencional com arado de disco e arado de aiveca. Amostras de solo (0-20 cm) foram incubadas a 25ºC durante 55 dias, na presença e na ausência de palhada residual e de fonte externa de N aplicada no início e 25 dias após. De modo geral, a palhada de milho apresentou maior taxa de CO2 evolvido do que o lab-lab (935 e 764 mig CO2 g-1 solo, respectivamente). O tipo de palhada residual influenciou mais o evolvimento de CO2 do que os manejos de solo. A adição de N aumenta a taxa de CO2 evolvida, apenas quando N é aplicado no início do período de incubação. A disponibilidade de N e o tempo de imobilização são alterados pela relação C/N da palhada incorporada e pelo preparo do solo.

Bioprocessos para remoção de dióxido de carbono e óxido de nitrogênio por micro-algas visando a utilização de gases gerados durante a combustão do carvão

The aim of this work was to study the removal of CO2 and NO by microalgae and to evaluate the kinetic characteristics of the cultures. Spirulina sp. showed µmax and Xmax (0.11 d-1, 1.11 g L-1 d-1) when treated with CO2 and NaNO3. The maximum CO2 removal was 22.97% for S. obliquus treated with KNO3 and atmospheric CO2. The S. obliquus showed maximum NO removal (21.30%) when treated with NO and CO2. Coupling the cultivation of these microalgae with the removal of CO2 and NO has the potential not only to reduce the costs of culture media but also to offset carbon and nitrogen emissions.

Efeitos de meio de cultura, fontes de carbono e nitrogênio, pH e regime luminoso no crescimento de Mycosphaerella musicola

Este trabalho objetivou o estabelecimento de condições favoráveis ao crescimento micelial de M. musicola in vitro, pela avaliação em quatro experimentos, da influência de diferentes meios de cultura (BDA, BDA/IFB, V8, V8/IFB, V8/CaCO3 e V8/CaCO3/IFB); combinações de fontes de carbono (dextrose, maltose, sacarose e xilose) e nitrogênio (peptona, glicina, nitrato de potássio e de sódio); valores de pH (6,8; 6,4; 5,7 e 4,9) e regimes luminosos (escuro contínuo, alternância luminosa e claro contínuo). Observou-se um maior crescimento de M. musicola quando cultivado nos meios de cultura BDA/IFB, V8/IFB e BDA. As fontes de carbono sacarose, maltose e dextrose quando combinadas com a peptona como fonte de nitrogênio, promoveram um maior crescimento micelial de M. musicola. O meio de cultura BDA/IFB, com o valor final de pH ajustado para 5,7, em regime de escuro contínuo, apresentou-se como o melhor para o crescimento de M. musicola.

Análise da adulteração de méis por açúcares comerciais utilizando-se a composição isotópica de carbono

O mel é um alimento apreciado por seu sabor característico e pelo seu considerável valor nutritivo. Devido a oferta do produto ser menor que a procura, seu preço é relativamente alto, incentivando sua adulteração. Geralmente, a adulteração do mel é feita através da adição de açúcares comerciais, derivados de cana-de-açúcar e milho. Como essas plantas têm uma composição isotópica do carbono distinta das plantas utilizadas pelas abelhas como fonte de néctar (flores silvestres, citros e eucaliptos), é possível utilizar a composição isotópica do carbono de amostras de mel para se avaliar a adulteração desse produto por açúcares comerciais oriundos da cana e do milho. Foram analisadas amostras de plantas pertencentes ao ciclo fotos-sintético C3, subprodutos de plantas C4 (açúcares comerciais) e 61 amostras de mel obtidas no mercado. As plantas C3 analisadas apresentaram valores de d13C de -28,9±1,1‰ (n=8), enquanto os açúcares apresentaram valores de -11,1±0,7‰ (n=3). Das 61 amostras de mel analisadas, cerca de 8% (5 amostras) tiveram sinais claros de adulteração. A amostra de número 34 teve um valor igual a -12,9‰, indicando que açúcar puro de cana-de-açúcar ou milho estaria sendo comercializado como mel. As amostras 13, 14, 33 e 54 apresentaram valores iguais a -21,0; -19,9; -21,9 e -17,6‰, respectivamente. Esses valores indicam também adição de açúcares de cana-de-açúcar ou milho, no entanto em menor proporção. A metodologia testada neste trabalho foi aprovada como um método simples, confiável e complementar aos métodos químicos e físicos convencionais visando detectar adulteração de mel.

Influência do teor de nitrogênio no cultivo de Spirulina maxima em duas temperaturas - Parte I: Alteração da composição da biomassa

Spirulina maxima é uma cianobactéria de grande interesse para a produção de substâncias nutritivas e terapêuticas. É mesofílica, essencialmente fotoautotrófica, sendo suas principais fontes de nitrogênio os nitratos, uréia ou sais de amônio em meios com alta alcalinidade [1, 2, 3, 10, 16]. Spirulina maxima foi cultivada em fermentadores, expostos a luz com intensidade de 2400lux, contendo 3L do meio proposto por PAOLETTI, PUSHPARAJ & TOMASELLI [7] com concentração de 2,5g/L de KNO3, em meio modificado com 0,2g/L de KNO3 e em meio sem fonte de nitrogênio, denominados respectivamente meios 2,5N, 0,2N e SN, visando observar as alterações provocadas em sua composição final. Em culturas crescidas a 35ºC observou-se redução do teor de proteínas na massa celular seca de 28,84% e de 32,87%, aumento do teor de carboidratos de 30,34% e de 54,21% e aumento dos lipídios totais de 287,90% e 277,37%, quando se utilizou os meios 0,2N e SN, respectivamente, em comparação com o meio 2,5N. O teor de cinzas mostrou variação desprezível. Quando a temperatura de cultivo foi reduzida para 25ºC, ocorreu uma redução do teor de proteínas da massa seca de 40,28% e 39,02%, aumento de teor de carboidratos de 88,90% e de 91,15% e aumento do teor de lipídios totais em 321,25% e de 307,08%, quando se utilizou os meios 0,2N e SN em comparação com o meio 2,5N, respectivamente. Os resultados mostraram alterações sensíveis na composição da biomassa seca, com a diminuição do teor de nitrogênio e da temperatura de cultivo, exceto no teor de cinzas que não foi significativo.