Efeitos da mecanização agrícola da cultura da cana-de-açúcar nos processos erosivos: dimensionamento de terraços com base na Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS)

A cultura da cana-de-açúcar é a segunda maior movimentação econômica na cadeia do agronegócio no Brasil. Gera riquezas através da fabricação de açúcar, etanol e cogeração de energia elétrica, além de outros subprodutos. Considerada fonte de energia renovável, a cana-de- açúcar a princípio tinha sua imagem associada a impactos negativos principalmente devido as queimadas realizadas nas lavouras para colheita manual. Nos últimos anos, baseado em decretos e no Protocolo Agro-ambiental, essa prática vem sendo abolida. Para se manter e até mesmo aumentar o rendimento das colhedoras nos canaviais, os gestores têm adotado práticas para reduzir os terraços agrícolas, com impacto nos sistemas de conservação de solos. Assim, este trabalho teve como objetivo identificar os impactos ambientais provocados pela mecanização agrícola decorrente do mau manejo e dimensionamento dos mecanismos de conservação do solo. Neste estudo também se realizou uma análise à Equação Universal de Perdas de Solo (EUPS), como ferramenta para o dimensionamento de terraços agrícolas. O estudo foi realizado em uma microbacia hidrográfica, denominada Ribeirão da Bocaina, localizada na UGRHI-13 (Tietê - Jacaré). Foi possível identificar a variabilidade amostral do solo para o dimensionamento conservacionista, gerando curvas de nível com Desníveis Verticais (D.V) desuniformes, contrariando a sistemática atual de terraços que respeita cotas múltiplas ou mesmo dimensionamentos empiristas, segundo o conhecimento local e o histórico recente da área. Algumas sugestões também foram feitas afim de torná-la uma ferramenta ainda mais eficiente, considerando condições particulares à cultura da cana-de-açúcar, tais como a influência da palhada, sulcos de plantio e diversos tipos de terraços como meios de controle à erosão. A metodologia foi satisfatória, no que tange a compreensão pelos meios de correlação entre as práticas conservacionistas e modelos de predição de perda de solo, trazendo luz à ciência na interpretação das ferramentas existentes e as lacunas a serem preenchidas.

On the driving processes of the Atlantic meridional overturning circulation

Because of its relevance for the global climate the Atlantic meridional overturning circulation (AMOC) has been a major research focus for many years. Yet the question of which physical mechanisms ultimately drive the AMOC, in the sense of providing its energy supply, remains a matter of controversy. Here we review both observational data and model results concerning the two main candidates: vertical mixing processes in the ocean's interior and wind-induced Ekman upwelling in the Southern Ocean. In distinction to the energy source we also discuss the role of surface heat and freshwater fluxes, which influence the volume transport of the meridional overturning circulation and shape its spatial circulation pattern without actually supplying energy to the overturning itself in steady state. We conclude that both wind-driven upwelling and vertical mixing are likely contributing to driving the observed circulation. To quantify their respective contributions, future research needs to address some open questions, which we outline.

Desempenho econômico de um sistema de produção de biomassa da cana energia

O uso da biomassa como fonte de energia elétrica corresponde a uma alternativa de grande importância para o planejamento estratégico do crescimento econômico de diversos países. A vasta extensão territorial e o clima favorável ao desenvolvimento da agricultura no Brasil trazem como vantagem o poder de planejar sua matriz energética utilizando variadas fontes primárias renováveis. A cana-de-açúcar destaca-se pela rusticidade e grande produtividade. O bagaço como um subproduto resultante do processamento da cana é utilizado como fonte para a cogeração de energia e pode contribuir significativamente para a descentralização das fontes de energia nacional. Com o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração, a busca pela maior produção de biomassa ganha relevância. Os programas de melhoramento identificaram que se caso com redução de 25 a 35% da sacarose na cana, a planta teria um potencial de aumento de mais de 100% da biomassa. Os híbridos derivados de programas de melhoramento da espécie Saccharum spp., direcionados exclusivamente para a produção de biomassa, foram denominados de cana energia. Tendo em vista o potencial de produtividade da cultura e consequentemente de geração de energia, torna-se necessário conhecer se esse potencial se traduz em resultado econômico. Com esse enfoque, o objetivo deste trabalho foi analisar a viabilidade econômica da produção de biomassa da cana energia. Para tanto foi desenvolvido um modelo em planilha eletrônica e o modelo foi empregado na simulação de cenários e alternativas. A planilha integra modelos de balanço hídrico, produtividade da cultura e distribuição de chuvas, e suas relações com aspectos econômicos e produtivos. O preço de venda da biomassa, a produtividade da cultura e a distância de transporte se mostraram como os itens que mais influem sobre os indicadores de viabilidade econômica. Diferentemente da eficiência gerencial, a eficiência de campo corresponde a um fator de grande importância a ser considerado para reduzir o custo de produção. A análise da área de colheita como uma variável crítica indicou que existem módulos ideais para a utilização de máquinas agrícolas, reduzindo o seu custo operacional devido ao uso melhor atribuído das máquinas na propriedade. A análise da textura do solo como variável crítica mostrou que o cultivo da planta em diferentes tipos de solos reflete em diferentes custos operacionais, produtividade potencial e no montante de investimento. O ano de reforma corresponde a um fator crítico para a viabilização da atividade. Para o cenário base, o indicador de atratividade financeira apresenta um Valor Presente Líquido de 6,4 milhões de reais e uma Taxa Interna de Retorno de 15,2%, com um horizonte de 20 anos de produção. As análises de sensibilidade mostram que as variáveis que mais impactam nos indicadores de viabilidade econômica financeira são o preço de venda da biomassa e a produtividade média da lavoura.

Estudo sobre aproveitamento de resíduos sólidos dispostos em aterros sanitários visando seu aproveitamento energético

Equacionar a problemática do aumento da geração de resíduos sólidos é tarefa complexa, que envolve entre outras, questões de ordem ambiental, de saúde pública e econômica. Quando se trata de disposição final de resíduos sólidos, o aterro sanitário é a única técnica utilizada ambientalmente correta, porém ainda são poucas as cidades que a emprega. Espera-se que nos próximos anos, aumente o número de municípios com aterro sanitário e deste modo, surge um outro problema de cunho ambiental, e em nível mais global, que se refere aos gases liberados pelos aterros sanitários, durante a decomposição anaeróbia da parte orgânica dos resíduos. Estão entre estes gases, o dióxido de carbono e o metano, que contribuem para o efeito estufa. Se por um lado o metano é prejudicial, quando se trata de efeito estufa, por outro lado, pode ser utilizado para fins energéticos como fonte de energia renovável e justamente substituindo os combustíveis fósseis, que representam a maior fonte dos chamados gases de efeito estufa. O presente trabalho, tem como objetivo inicial, levantar as alternativas para o uso de gases de aterro sanitário como fonte de energia, em um segundo momento do trabalho, relacionar as fases da digestão anaeróbia com a produção de metano, através da análise de amostras coletadas em diferentes pontos e profundidades do aterro do município de Piracicaba/SP.

Fisiologia e formação de partículas lipídicas durante o crescimento da levedura Yarrowia lipolytica IMUFRJ 50682.

A levedura Yarrowia lipolytica tem sido muito investigada, especialmente por ser um microrganismo oleaginoso, ou seja, capaz de acumular grandes quantidades de lipídios, o que ocorre majoritariamente em organelas denominadas partículas lipídicas. Estes lipídios apresentam várias potenciais aplicações biotecnológicas, como por exemplo na produção de óleo microbiano (single cell oil) e na produção de biodiesel. Durante este projeto de mestrado, objetivou-se estudar a fisiologia de duas linhagens da levedura Y. lipolytica, sendo uma tradicionalmente estudada pela comunidade científica internacional (linhagem w29) e outra isolada da Baía da Guanabara, no Rio de Janeiro (linhagem IMUFRJ 50682). Foram realizados cultivos em frascos agitados tipo Erlenmeyer com defletores tampados com algodão (volume total 500 mL, volume de meio 100 mL, 28 oC e 200 rotações por minuto), durante os quais foi possível: 1) escolher um meio de cultivo de composição totalmente definida, com tiamina como único fator de crescimento, adequado a estudos de fisiologia quantitativa com esta levedura; 2) verificar que Y. lipolytica não é capaz de crescer com sacarose ou xilose como única fonte de carbono; 3) verificar que Y. lipolytica cresce com velocidade específica de crescimento máxima (Máx) de 0,49 h-1 num meio complexo contendo glicose, extrato de levedura e peptona (meio YPD), 0,31 h-1 em meio definido com glicose como única fonte de carbono e 0,35 h-1 no mesmo meio, mas com glicerol como única fonte de carbono, sem excreção de metabólitos para o meio de cultivo; 4) verificar que ocorreu limitação por oxigênio nos cultivos em frasco agitado, sendo este o motivo pelo qual as células deixaram de crescer exponencialmente; 5) verificar que o uso de ureia, em vez de sulfato de amônio, como fonte de nitrogênio, contribui para uma variação menor do pH durante os cultivos, sem prejuízo ao crescimento da levedura; 6) observar que, ao se restringir a oferta de nitrogênio à levedura (aumento da relação C/N inicial no meio de 12,6 para 126), as células têm sua morfologia alterada e apresentam maior quantidade de partículas lipídicas; 7) determinar uma composição elementar para a biomassa de Y. lipolytica (CH1,98O0,58N0,13), em que os átomos de carbono encontram-se em média mais reduzidos do que na biomassa de leveduras como Saccharomyces cerevisiae e Dekkera bruxellensis. Foram também realizados cultivos em biorreator em batelada (1 L de volume útil, 28 oC, aerobiose plena e pH controlado em 5,0), durante os quais foi possível: a) estabelecer um protocolo de cultivo para Y. lipolytica em biorreator (que envolvem agitação mecânica, aeração e uso de anti-espumante, entre outras diferenças em relação aos cultivos em frasco); b) confirmar os valores dos principais parâmetros fisiológicos apresentados por esta levedura, anteriormente obtidos a partir de cultivos em frasco; c) confirmar que o fator de conversão de substrato a células (Yx/s) é maior para cultivos realizados com glicerol como fonte única de carbono (0,53 g/g para a linhagem IMUFRJ 50682), do que com glicose (0,48 g/g para a mesma linhagem). Finalmente, cultivos realizados em quimiostato com glicerol como fonte de carbono e energia, limitados por amônio (fonte de nitrogênio, relação C/N 126), às vazões específicas de 0,25 h-1 e 0,15 h-1, permitiram observar que o número de partículas lipídicas por célula de Y. lipolytica permaneceu em torno de 2 em ambas as situações e houve uma diminuição no teor de nitrogênio nas células quando a velocidade específica de crescimento diminuiu de 0,25 para 0,15 h-1.

Efeito da adição de fibras de cana-de-açúcar pré-tratadas na produção de metano advinda da biodigestão anaeróbia de gorduras do leite

A digestão anaeróbia é uma alternativa para o tratamento de resíduos com altas concentrações de matéria orgânica. Por meio dos processos anaeróbios é possível a produção de biogás, fonte de energia renovável e ambientalmente amigável. Elevadas concentrações de lipídios, todavia, apesar de representarem elevado potencial metanogênico, interferem negativamente nos sistemas de tratamento, podendo inibir a atividade microbiana e, consequentemente, a produção de metano. O presente projeto avaliou o efeito da adição de bagaço de cana-de-açúcar no processo de biodigestão anaeróbia de elevadas concentrações de gorduras advindas de efluentes de laticínio. Para tanto foi utilizado bagaço de cana-de-açúcar in natura e pré-tratadas pelos seguintes métodos: organossolve, hidrotérmico, explosão à vapor e ácido diluído. O uso desse material lignocelulósico teve o objetivo de controlar a inibição causada pelos produtos da hidrólise dos lipídios por meio de sua adsorção e, consequentemente, diminuição das concentrações de tais compostos no meio. Outra hipótese era que o bagaço de cana-de-açúcar pudessem agir como co-substrato no processo de biodigestão anaeróbia. Inicialmente realizaram-se ensaios de biodegradabilidade anaeróbia com concentrações crescentes de gordura, que resultaram em relação entre substrato e microrganismo 0,06, 0,1, 0,2, 0,4 e 0,6 g DQO/gSTV. O ensaio com concentração em que foi verificada a inibição severa (0,4 gDQO/gSTV) do processo foi repetido com adição das fibras tratadas e não tratadas. Aos dados de produção acumulada de metano ajustou-se modelo de Gompertz, e parâmetros cinéticos foram inferidos. O bagaço de cana-de-açúcar mostrou potencial como adsorvente de gordura, pois as produções metanogênicas foram superiores à condição inibida sem adição desse material. A adição de fibras pré-tratadas por método organossolve resultou nas maiores produções de metano.

Magnetars: Properties, Origin and Evolution

Magnetars are neutron stars in which a strong magnetic field is the main energy source. About two dozens of magnetars, plus several candidates, are currently known in our Galaxy and in the Magellanic Clouds. They appear as highly variable X-ray sources and, in some cases, also as radio and/or optical pulsars. Their spin periods (2–12 s) and spin-down rates (∼10−13–10−10 s s−1) indicate external dipole fields of ∼1013−15 G, and there is evidence that even stronger magnetic fields are present inside the star and in non-dipolar magnetospheric components. Here we review the observed properties of the persistent emission from magnetars, discuss the main models proposed to explain the origin of their magnetic field and present recent developments in the study of their evolution and connection with other classes of neutron stars.

German companies strengthen their cooperation with Russian gas suppliers. OSW Commentary No. 64, 2011-10-24

Germany’s decision to give up the use of nuclear energy will force it to find a conventional low-carbon energy source as a replacement; in the short term, in addition to coal, this is likely to be gas. Due to their continued high debt and the losses associated with the end of atomic power, German companies will not be able to spend large funds on investing in conventional energy. First of all, they will aim to raise capital and repay their debts. The money for this will come from selling off their less profitable assets; this will include sales on the gas market. This will create opportunities for natural gas exporters and extraction companies such as Gazprom to buy back some of the German companies’ assets (electricity companies, for example). The German companies will probably continue to seek to recover the costs incurred in the investment projects already underway, such as Nord Stream, the importance of which will grow after Russian gas imports increase. At the same time, because of their debts, the German companies will seek to minimise their investment costs by selling some shares on the conventional energy market, to Russian corporations among others; the latter would thus be able to increase their stake in the gas market in both Western (Germany, Great Britain, the Benelux countries) and Central Europe (Poland, the Czech Republic). It is possible that while establishing the details of cooperation between the Russian and German companies, Russia will try to put pressure on Germany to give up competing projects such as Nabucco. However, a well-diversified German energy market should be able to defend itself against attempts to increase German dependence on Russian gas supplies and the dictates of high prices.

Smart electricity grids: A very slow deployment in the EU. Egmont Paper No. 74, February 2015

Summary. The European electricity sector will have to deal with a huge challenge in the decades to come. On the one hand, electrical power is increasingly substituted for other forms of energy. It has been forecast that electricity demand will increase in the future (notably because of new needs in transport and heat sectors), although it is currently stagnant, mainly because of the economic crisis. Unless a major alternative energy source is discovered, electricity will become the central energy pillar in the long term. On the other hand, electricity production remains uncertain and will depend on numerous factors: the growth of renewable energy and decentralized energy, the renewal of old power generation capacities, increased external dependency, CO2 charges, etc. This increases the demand for electricity networks that are more reliable, more efficient, and more flexible. Europe’s current electricity networks are ageing, and, as already indicated by the International Energy Agency, many of them will need to be modernized or replaced in the decades to come. Finally, the growing impact of energy trading also needs to be taken into account. These considerations explain the need to modernize the electric grid through various ICT means. This modernization alone may allow the grid to become more flexible and interactive, to provide real time feedback, more adaptation to a fluctuating demand, and finally to reduce the global electricity costs. The paper begins with a description of the EU definition of the term ‘smart grid’ (§ 1) and of the body in charge of advising the Commission (§ 2). The EU legal framework applicable to smart grids is also detailed (§ 3). It is a rather complex domain, connected to various regulations. The paper then examines three critical factors in the development of smart grids (and smart meters as a precondition). Standardization is quite complex, but absolutely essential (§ 4). Innovation is not easily put into action (§ 5). Finally, as digital insecurity has worsened dramatically in recent years, the security of electricity networks, and especially their multiplied electronic components, will become increasingly important (§ 6). Lastly, the paper provides a concise overview of the progress of smart grids in the EU in recent years (§ 7). In a nutshell, the conclusion is that progress is quite slow, many obstacles remain, and, given the appearance of many new regulatory problems, it would be useful to organize a review of the present EU strategy.

Towards Batteryless Cardiac Implantable Electronic Devices – The Swiss Way

Energy harvesting devices are widely discussed as an alternative power source for todays active implantable medical devices. Repeated battery replacement procedures can be avoided by extending the implants life span, which is the goal of energy harvesting concepts. This reduces the risk of complications for the patient and may even reduce device size. The continuous and powerful contractions of a human heart ideally qualify as a battery substitute. In particular, devices in close proximity to the heart such as pacemakers, defibrillators or bio signal (ECG) recorders would benefit from this alternative energy source. The clockwork of an automatic wristwatch was used to transform the hearts kinetic energy into electrical energy. In order to qualify as a continuous energy supply for the consuming device, the mechanism needs to demonstrate its harvesting capability under various conditions. Several in-vivo recorded heart motions were used as input of a mathematical model to optimize the clockworks original conversion efficiency with respect to myocardial contractions. The resulting design was implemented and tested during in-vitro and in-vivo experiments, which demonstrated the superior sensitivity of the new design for all tested heart motions.

Isotopic power and thermionic conversion : a literature search /

Included are 88 references on thermionic conversion of heat energy and the use of radioisotopes as power sources. References on thermoelectric conversion are included if the primary energy source is a radioisotope.

Interpretation of the relationship between benthic fauna, geologic distributions, and methane seeps at Southern Hydrate Ridge, Oregon continental margin

Senior thesis written for Oceanography 445

Phylogenetic and physiological characterization of a heterotrophic, chemolithoautotrophic Thiothrix strain isolated from activated sludge

The sheathed filamentous bacterium known as strain CT3, isolated by micromanipulation from an activated sludge treatment plant in Italy, is a member of the genus Thiothrix in the gamma-Proteobacteria according to 16S rDNA sequence analysis. The closest phylogenetic neighbours of strain CT3 are strains I and Q(T), which were also isolated from activated sludge and belong to the species Thiothrix fructosivorans. These strains have respectively 99.2 and 99.4 % similarity to CT3 by 16S rDNA sequence comparison. CT3 shows 63-67 % DNA-DNA hybridization with strain I, which is the only currently viable strain of T. fructosivorans. CT3 is the second strain in the genus Thiothrix that has been shown to be capable of growing autotrophically with reduced sulfur compounds as the sole energy source; autotrophy was also confirmed in strain I. The first reported chemolithoautotrophic isolate of this genus was a strain of 'Thiothrix ramosa' that was isolated from a hydrogen sulfide spring and is morphologically distinguishable from all other described strains of Thiothrix, including CT3. CT3 is an aerobic organism that is non-fermentative, not capable of denitrification and able to grow heterotrophically. Autotrophy in the genus Thiothrix should be investigated more fully to better define the taxonomy of this genus.

Mine waste beach profile and flow resistance equations

Four mine waste beach longitudinal profile equations are compared theoretically and in statistical analyses of profile data from 64 field and laboratory beaches formed by mine tailings, co-disposed coal mine wastes, and sand. All four equations fit the profile data well. The best performing equation both accounts for particle sorting and satisfies hydraulic constraints, and the combination of assumptions underlying it is considered to best represent the processes occurring on mine waste beaches. Combining these assumptions with the Lacey normal equation leads to a variant of the Manning resistance equation. Features that it is desirable to incorporate in theoretical and numerical models of mine waste beaches are listed.

Skeletal muscle and nuclear hormone receptors: Implications for cardiovascular and metabolic disease

Skeletal muscle is a major mass peripheral tissue that accounts for similar to 40% of the total body mass and a major player in energy balance. It accounts for > 30% of energy expenditure, is the primary tissue of insulin stimulated glucose uptake, disposal, and storage. Furthermore, it influences metabolism via modulation of circulating and stored lipid (and cholesterol) flux. Lipid catabolism supplies up to 70% of the energy requirements for resting muscle. However, initial aerobic exercise utilizes stored muscle glycogen but as exercise continues, glucose and stored muscle triglycerides become important energy substrates. Endurance exercise increasingly depends on fatty acid oxidation (and lipid mobilization from other tissues). This underscores the importance of lipid and glucose utilization as an energy source in muscle. Consequently skeletal muscle has a significant role in insulin sensitivity, the blood lipid profile, and obesity. Moreover, caloric excess, obesity and physical inactivity lead to skeletal muscle insulin resistance, a risk factor for the development of type II diabetes. In this context skeletal muscle is an important therapeutic target in the battle against cardiovascular disease, the worlds most serious public health threat. Major risk factors for cardiovascular disease include dyslipidemia, hypertension, obesity, sedentary lifestyle, and diabetes. These risk factors are directly influenced by diet, metabolism and physical activity. Metabolism is largely regulated by nuclear hormone receptors which function as hormone regulated transcription factors that bind DNA and mediate the pathophysiological regulation of gene expression. Metabolism and activity, which directly influence cardiovascular disease risk factors, are primarily driven by skeletal muscle. Recently, many nuclear receptors expressed in skeletal muscle have been shown to improve glucose tolerance, insulin resistance, and dyslipidernia. Skeletal muscle and nuclear receptors are rapidly emerging as critical targets in the battle against cardiovascular disease risk factors. Understanding the function of nuclear receptors in skeletal muscle has enormous pharmacological utility for the treatment of cardiovascular disease. This review focuses on the molecular regulation of metabolism by nuclear receptors in skeletal muscle in the context of dyslipidemia and cardiovascular disease. (c) 2005 Published by Elsevier Ltd.