Utilização da Nanotecnologia para o desenvolvimento sustentável na indústria agro-alimentar

O crescimento populacional esperado para os próximos anos conduzirá à necessidade de aumentar a produção agrícola de modo a satisfazer o aumento da procura. Nos últimos anos tem-se assistido a uma evolução tecnológica nos sistemas de produção que tem permitido aumentar a produtividade agrícola, por vezes à custa de elevados consumos de energia e com práticas nem sempre ambientalmente corretas. Os desafios que se colocam atualmente são no sentido de melhorar a conservação de recursos escassos, como o solo e a água, de aumentar a eficiência de uso de fatores de produção, de encontrar novas culturas, do desenvolvimento da biotecnologia, da diminuição dos consumos energéticos e de melhorar ainda mais as tecnologias associadas à produção. De maneira a responder aos desafios emergentes da procura por alimentos, da escassez de terrenos agrícolas aráveis bem como da existência de pragas de insetos e de ervas daninhas, os pesticidas tem vindo a ser usados com maior frequência, tendo-se assistido a uma contaminação dos solos e águas subterrâneas, causando deste modo um risco para a saúde dos seres vivos. Neste sentido, vários fabricantes de pesticidas estão a desenvolver novas formulações contendo pesticidas encapsulados em nanopartículas como modo de aumentar a sua solubilidade em água, biodisponibilidade, volatilidade, estabilidade e eficácia. tendo por objetivo um desenvolvimento sustentável. Neste trabalho, procedeu-se ao estudo do encapsulamento do herbicida Oxadiargil (5-terc-butil-3-[2,4-dicloro-5-(2-propiniloxi)fenil]-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-ona) com a 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD). O estudo da formação do complexo de inclusão Oxadiargil - HP-β-CD foi realizado em diferentes meios, água desionizada, tampão acetato pH = 3,46 e pH = 5,34 e tampão fosfato pH = 7,45, com o objetivo de determinar e comparar a sua constante de estabilidade. Verificou-se, em qualquer dos casos, a ocorrência de uma relação linear entre o aumento da solubilidade do Oxadiargil e o aumento da concentração de HP-β-CD, com um declive inferior a um, o que indicia a formação de um complexo na proporção estequiométrica de 1:1. Os resultados obtidos permitiram concluir que o processo de complexação Oxadiargil - HP-β-CD não é muito influenciado pela constituição e pelo pH do meio. De facto, as constantes de estabilidade obtidas para a água desionizada e soluções-tampão pH = 3,46, pH = 5,34 e pH = 7,45 foram de 919 ± 25, 685 ± 13, 623 ± 17 e 753 ± 9, respetivamente. A solubilidade do complexo obtido nos estudos realizados, em diferentes meios, é cerca de 23 a 32 vezes superior à observada para o Oxadiargil livre. De forma a caracterizar o complexo Oxadiargil - HP-β-CD procedeu-se à sua síntese utilizando o método de “kneading”. O composto obtido foi caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) tendo-se confirmado a formação de um complexo de inclusão na proporção estequiométrica de 1:1. O complexo obtido é mais solúvel e porventura mais estável quimicamente. O encapsulamento permite uma redução da aplicação dos pesticidas diminuindo assim os custos e o impacto negativo no ambiente. Com a nanotecnologia é possível a libertação controlada dos pesticidas, aumentando a sua eficácia e fornecendo os meios necessários para um desenvolvimento sustentável.

Discrete fractional order system vibrations

A theory of free vibrations of discrete fractional order (FO) systems with a finite number of degrees of freedom (dof) is developed. A FO system with a finite number of dof is defined by means of three matrices: mass inertia, system rigidity and FO elements. By adopting a matrix formulation, a mathematical description of FO discrete system free vibrations is determined in the form of coupled fractional order differential equations (FODE). The corresponding solutions in analytical form, for the special case of the matrix of FO properties elements, are determined and expressed as a polynomial series along time. For the eigen characteristic numbers, the system eigen main coordinates and the independent eigen FO modes are determined. A generalized function of visoelastic creep FO dissipation of energy and generalized forces of system with no ideal visoelastic creep FO dissipation of energy for generalized coordinates are formulated. Extended Lagrange FODE of second kind, for FO system dynamics, are also introduced. Two examples of FO chain systems are analyzed and the corresponding eigen characteristic numbers determined. It is shown that the oscillatory phenomena of a FO mechanical chain have analogies to electrical FO circuits. A FO electrical resistor is introduced and its constitutive voltage–current is formulated. Also a function of thermal energy FO dissipation of a FO electrical relation is discussed.

Remediação Ambiental

A agricultura é uma das atividades mais antigas realizadas pelo Homem, sendo de grande importância para a obtenção tanto de bens alimentares como de bens para outros fins. No entanto desde o início constatou-se que as culturas eram afetadas por pragas e doenças que levavam à perda das colheitas. Este motivo deu origem à necessidade de nesses termos surgiu a aplicação de substâncias com o objetivo de proteger as colheitas. Os pesticidas são substâncias naturais ou sintéticas, aplicadas com o objetivo de proteger as plantas eliminando pragas e doenças. Para além da potencial toxicidade destas substâncias, em alguns casos a sua degradação no meio ambiente por microrganismos, hidrólise, radiação solar, etc. dá origem a produtos de degradação tanto ou mais tóxicos que os próprios pesticidas. A utilização deste tipo de substâncias acarreta problemas, visto a sua aplicação ser feita de forma a compensar perdas que ocorrem por meio de degradação, lixiviação, entre outros processos. Este tipo de aplicação leva a que haja contaminação do meio ambiente por parte dos pesticidas, pondo em risco tanto a saúde humana como os restantes seres vivos. A utilização de ciclodextrinas no encapsulamento destes compostos tem como objetivo aumentar a estabilidade do composto e promover a sua libertação de forma controlada. No presente trabalho pretende-se efetuar um estudo comparativo sobre a fotodegradação do herbicida terbutilazina e do fungicida pirimetanil livres e quando encapsulados com 2- hidroxipropil-β- ciclodextrina. De forma a quantificar os pesticidas ao longo do estudo foi utilizado o método analítico de HPLC de fase reversa. Os resultados permitiram constatar que a terbutilazina é fotoquimicamente estável, nas condições aplicadas, visto que ao fim de 75 dias de as soluções de pesticida livre em água desionizada e em água do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial e as soluções de pesticida encapsulado em água desionizada e em água do rio apresentarem ainda 98% do pesticida inicial. Neste caso particular não foi possível, no intervalo de tempo considerado, avaliar a influência do encapsulamento no processo de fotodegradação da terbutilazina. Dada a baixa fotodegradação observada optou-se pela adição de peróxido de hidrogénio às soluções de controlo e 35 mM de HP-β-CD e acetona às soluções de 0 mM e 17,5 mM de HP-β-CD, para tentar promover a degradação do pesticida. Através dos resultados obtidos constatou-se que particularmente para as soluções onde foi adicionada acetona houve um aumento da velocidade de degradação no entanto esta ainda ocorria de forma lenta e muito semelhante quer para o pesticida livre quer para o encapsulado. Relativamente ao estudo da fotodegradação do pirimetanil verificou-se que ao fim de 4 dias de irradiação as soluções de pesticida livre apresentavam já alguma degradação do pesticida e tendo o período de irradiação uma duração de 53 dias foi possível para este pesticida determinar os parâmetros cinéticos em algumas das soluções. Quanto as soluções de água desionizada e água do rio com pirimetanil livre ambas apresentaram degradação do pesticida verificando-se uma cinética de reação de 1ª ordem com constantes de 0,0018 dias-1 e de 0,0060 dias-1 respetivamente. Para a solução de água desionizada com pirimetanil encapsulado não foi detetada degradação do pesticida, já para a solução com pirimetanil encapsulado em água do rio verificou-se a existência de degradação que correspondeu a uma cinética de degradação de 1ª ordem com uma constante de 0,0013 dias-1. Através dos resultados obtidos pode-se concluir que o encapsulamento do pirimetanil com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina é vantajoso visto diminuir a quantidade de pesticida utilizado e aumentar a eficácia do controlo das pragas.

Design de superfície biomimética para aplicação em atividades desportivas

Tese de Doutoramento Engenharia Têxtil.

Analise técnico-funcional da parede WoodenQuark

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Endocrine disruptors: from endocrine to metabolic disruption.

Synthetic chemicals currently used in a variety of industrial and agricultural applications are leading to widespread contamination of the environment. Even though the intended uses of pesticides, plasticizers, antimicrobials, and flame retardants are beneficial, effects on human health are a global concern. These so-called endocrine-disrupting chemicals (EDCs) can disrupt hormonal balance and result in developmental and reproductive abnormalities. New in vitro, in vivo, and epidemiological studies link human EDC exposure with obesity, metabolic syndrome, and type 2 diabetes. Here we review the main chemical compounds that may contribute to metabolic disruption. We then present their demonstrated or suggested mechanisms of action with respect to nuclear receptor signaling. Finally, we discuss the difficulties of fairly assessing the risks linked to EDC exposure, including developmental exposure, problems of high- and low-dose exposure, and the complexity of current chemical environments.

Capacitación en meliponicultura de la población de Poço Redondo (Sergipe, Brasil)

Con la deforestación, los incendios y la utilización indebida de los agrotóxicos, las abejas nativas de Brasil corren un serio peligro de extinción. Ello se debe a que estas abejas construyen sus nidos en los huecos de los troncos de los árboles y también a que sus fuentes de alimentación son cada vez más escasas. Por ello cada vez son más los que se dedican a la meliponicultura, de esta manera se conservan las abejas y además, se obtiene una renta extra. Mediante el presente proyecto se capacitó en meliponicultura a una muestra de la población de Poço Redondo, para que de esta manera se empiece a recuperar su entorno y también su situación económica actual. Para poder conseguirlo se llevó a cabo el diseño del curso mediante la documentación previa, el trabajo de campo y el análisis de los datos. El resultado fue la capacitación, con la que se formó y concienció ambientalmente a personas para que se dedicaran a la meliponicultura de manera profesional.

Identifying pesticide use patterns among flower growers to assess occupational exposure to mixtures

Objectives Exposure assessment to a single pesticide does not capture the complexity of the occupational exposure. Recently, pesticide use patterns analysis has emerged as an alternative to study these exposures. The aim of this study is to identify the pesticide use pattern among flower growers in Mexico participating in the study on the endocrine and reproductive effects associated with pesticide exposure. Methods A cross-sectional study was carried out to gather retrospective information on pesticide use applying a questionnaire to the person in charge of the participating flower growing farms. Information about seasonal frequency of pesticide use (rainy and dry) for the years 2004 and 2005 was obtained. Principal components analysis was performed. Results Complete information was obtained for 88 farms and 23 pesticides were included in the analysis. Six principal components were selected, which explained more than 70% of the data variability. The identified pesticide use patterns during both years were: 1. fungicides benomyl, carbendazim, thiophanate and metalaxyl (both seasons), including triadimephon during the rainy season, chlorotalonyl and insecticide permethrin during the dry season; 2. insecticides oxamyl, biphenthrin and fungicide iprodione (both seasons), including insecticide methomyl during the dry season; 3. fungicide mancozeb and herbicide glyphosate (only during the rainy season); 4. insecticides metamidophos and parathion (both seasons); 5. insecticides omethoate and methomyl (only rainy season); and 6. insecticides abamectin and carbofuran (only dry season). Some pesticides do not show a clear pattern of seasonal use during the studied years. Conclusions The principal component analysis is useful to summarise a large set of exposure variables into smaller groups of exposure patterns, identifying the mixtures of pesticides in the occupational environment that may have an interactive effect on a particular health effect.

Human Exposure to Endocrine-Disrupting Chemicals and Prenatal Risk Factors for Cryptorchidism and Hypospadias: A Nested Case-Control Study

BACKGROUND. Exposure to xenoestrogens during pregnancy may disturb the development and function of male sexual organs. OBJECTIVE. In this study we aimed to determine whether the combined effect of environmental estrogens measured as total effective xenoestrogen burden (TEXB) is a risk factor for male urogenital malformations. METHODS. In a case-control study, nested in a mother-child cohort (n = 702) established at Granada University Hospital, we compared 50 newborns with diagnosis of cryptorchidism and/or hypospadias with 114 boys without malformations matched by gestational age, date of birth, and parity. Controls did not differ from the total cohort in confounding variables. TEXB and levels of 16 organochlorine pesticides were measured in placenta tissues. Characteristics of parents, pregnancy, and birth were gathered by questionnaire. We used conditional and unconditional regression models to estimate odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs). RESULTS. TEXB from organohalogenated compounds was detectable in 72% and 54% of case and control placentas, respectively. Compared with controls, cases had an OR for detectable versus non-detectable TEXB of 2.82 (95% CI, 1.10-7.24). More pesticides were detected in cases than in controls (9.34 +/- 3.19 vs. 6.97 +/- 3.93). ORs for cases with detectable levels of pesticides, after adjusting for potential confounders in the conditional regression analysis, were o,p'-DDT (OR = 2.25; 95% CI, 1.03-4.89), p,p'-DDT (OR = 2.63; 95% CI, 1.21-5.72), lindane (OR = 3.38; 95% CI, 1.36-8.38), mirex (OR = 2.85; 95% CI, 1.22-6.66), and endosulfan alpha (OR = 2.19; 95% CI, 0.99-4.82). Engagement of mothers in agriculture (OR = 3.47; 95% CI, 1.33-9.03), fathers' occupational exposure to xenoestrogens (OR = 2.98; 95% CI, 1.11-8.01), and history of previous stillbirths (OR = 4.20; 95% CI, 1.11-16.66) were also associated with risk of malformations. CONCLUSIONS We found an increased risk for male urogenital malformations related to the combined effect of environmental estrogens in placenta.

Desarrollo de una matriz empleo-exposición (MEE) para describir la exposición de los trabajadores a plaguicidas en España (1996-2005)

Introducción: En 2005 se consumían en España más de 100.000 toneladas/año de plaguicidas, en actividades tan diversas como la agricultura y la ganadería o el tratamiento de la madera y la gestión de plagas estructurales. A pesar de los demostrados efectos negativos de estas sustancias sobre la salud de las personas, existe muy poca información relativa a los niveles y la frecuencia de exposición de los trabajadores expuestos, así como de las ocupaciones más afectadas. Este trabajo tiene como objetivo recopilar la información disponible sobre exposición laboral a plaguicidas en España, en forma de una matriz empleo-exposición (MEE), un sistema de información que permite ordenar de forma sistemática la información más relevante sobre ocupaciones, agentes, prevalencia y nivel/intensidad de exposición en un determinado contexto (país, periodo, etc.).

Modificação de um micro-extrator de vidro para pré-enriquecimento de traços de pesticidas organoclorados de água para análise por cromatografia gasosa

Two models of a glass micro-extractor were constructed after modification of a model proposed in the literature. The two models were used for the simultaneous extraction and enrichment of organochlorinated pesticides from aqueous matrixes to an organic solution appropriate for the gas chromatographic analysis of the pesticide. It was established that the performance of one of the modified micro-extractors permits the pre-concentration of the pesticides to a level that allow their quantitation at the trace level with electron capture detection. It is thus concluded that the glass micro-extractor is a suitable tool for the sample preparation step in the gas chromatographic analysis of environmental pollutants of the class of pesticides.

Biossensores amperométricos para determinação de compostos fenólicos em amostras de interesse ambiental

Phenols are widely used in many areas and commonly found as industrial by-products. A great number of agricultural and industrial activities realise phenolic compounds in the environmental. Waste phenols are produced mainly by the wood-pulp industry and during production of synthetic polymers, drugs, plastics, dyes, pesticides and others. Phenols are also released into the environmental by the degradation of pesticides with phenolic skeleton. The phenols level control is very important for the environmental protection. Amperometric biosensor has shown the feasibility to complement laboratory-based analytical methods for the determination of phenolic compounds, providing alternatives to conventional methods which have many disadvantages. This brief review considers the evolution of an approach to amperometric measurement using the catalytic properties of some enzymes for phenolic compounds monitoring.

Estudo da degradação do herbicida ácido 2,4- diclorofenoxiacético (2,4-D) por meio da radiação gama do cobalto-60 em solução aquosa contendo ácido húmico

The use of pesticides in agriculture presents some problems to ecosytems as a consequence of their remaining in the environment. Conventional methods for environmental decontamination sometimes just transfer these residues from one place to another. The use of gamma radiation from cobalt-60 to induce 2,4-D degradation in aqueous solution containing humic acid was studied. Results show that the herbicide is completely degraded after treatment with a 30 kGy dose. There were decreases in the degradation of the 2,4-D when humic acid was added at all doses. Some radiolytic products are proposed. The 2,4-D radiolytic yields (G) from 2,4-D were calculated.

Voltametria de onda quadrada. Segunda parte: aplicações

The aim of this work is to discuss some selected applications of square wave voltammetry published in the last five years. The applications focused here cover several electroanalytical fields such as: determination of pesticides; molecules with biological activity; metals and other environmental pollutants. Special attention is given to the work developed in the Grupo de Materiais Eletroquímicos e Métodos Eletroanalíticos - IQSC - USP concerning the utilization of square wave voltammetry, with different kinds of electrodes, for the determination of pesticides in natural waters and active principles in pharmaceutical formulations. The new methodology is simple, fast and sensitive when compared with the traditional ones such as chromatography and spectrophotometry. The satisfactory results obtained provide alternative procedures for the quality control of drugs and the monitoring of pesticides in natural environments.

Uso de agrotóxicos em cana-de-açúcar na bacia do Rio Corumbataí e o risco de poluição hídrica

The state of São Paulo is the main Brazilian consumer of pesticides. Sugar cane, which uses a great amount of these products, is extensivelly cultivated in this state, such as in the Corumbataí river basin, an important source of water for the region. In order to implement an efficient and low-cost monitoring program, the temporal characterization of the use of pesticides on sugar cane in this basin was performed. After knowing the seasonal trends of consumption, a better choice of sampling time, became possible. The combination of data from this survey with partitioning indices, average doses and toxicological classifications showed to be important for defining the pesticides to be included in the monitoring program.