Transístores de efeito de campo de silício cristalino obtidos pelo método de pré-deposição de dopante a baixa temperatura

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Carbon dots: nanopartículas de carbono fluorescentes para marcação e visualização de células

A imagiologia por fluorescência é uma técnica extremamente útil em investigação biomédica. Actualmente existe uma vasta gama de fluoróforos disponíveis para marcação por fluorescência. Contudo estes marcadores possuem limitações que condicionam a sua aplicação em sistemas biológicos. As nanopartículas de carbono fluorescentes (CNPs) constituem uma recente classe de marcadores fluorescentes com elevada biocompatibilidade. O objectivo deste trabalho consistiu em produzir de CNPs através de métodos simples, a sua caracterização e aplicação como marcadores celulares para visualização de células em microscopia de fluorescência. Inicialmente foram produzidas nanopartículas (NPs) seguindo métodos mencionados na literatura. Seguidamente foram produzidas CNPs a partir de PAA, por via hidrotérmica, e a partir da carbonização de grãos de cortiça para as quais foi feito um estudo do efeito da variável temperatura de carbonização. Das amostras produzidas, nove foram devidamente estudadas. A espectroscopia de absorção no UV-Vis revelou perfis de absorção característicos para este tipo de NPs. A emissão de fluorescência das CNPs caracterizadada por espectroscopia de fluorescência evidenciou comportamentos emissivos típicos destas NPs tais como dependência do máximo de emissão com o comprimento de onda de excitação. A intensidade da fluorescência das CNPs sintetizadas por via hidrotérmica é, em geral, maior com rendimentos quânticos de fluorescência a variar entre 4 e 11%. Os rendimentos quânticos das CNPs produzidas por carbonização variam entre 2 e 5%. As imagens de microscopia electrónica demonstram que as CNPs possuíam formas esféricas. Os tamanhos determinados por SEM, TEM e DLS revelaram que as dimensões das NPs caem entre os 2 e 150nm. Por DRX constatou-se que as CNPs possuem uma estrutura atómica desorganizada. A análise FTIR mostrou que as amostras de CNPs produzidas a partir de macromoléculas pelo método hidrotérmico possuíam uma grande quantidade de precursor não degradado. Para as restantes CNPs foi verificada a presença de grupos funcionais polares que lhes conferem solubilidade em meio aquoso. Com 1H-RMN verificou-se uma diminuição de grupos alifáticos e aumento de grupos aromáticos nas CNPs de cortiça carbonizada, com o aumento da temperatura de carbonização. O potencial ζ da amostra obtida com maior temperatura de carbonização foi -25,7mV. Nos estudos in vitro realizados apenas as NPs produzidas a partir de ácido cítrico e etilenodiamina por via hidrotérmica marcaram eficazmente as linhas celulares de osteoblastos e de fibroblastos. A eficiência da marcação aparenta ser dependente do tempo de incubação com CNPs.

Incêndios na Amazônia Brasileira: estimativa da emissão de gases do efeito estufa pela queima de diferentes ecossistemas de Roraima na passagem do evento “El Nino” (1997/98)

Foi estimada a área queimada, a biomassa vegetal total acima e abaixo do solo, a formação de carvão, a eficiência de queimada e a concentração de carbono de diferentes paisagens naturais e agroecossistemas que foram atingidos pelos incêndios ocorridos durante a passagem do “El Niño” em 1997/98 no Estado de Roraima, extremo norte da Amazônia Brasileira. O objetivo foi o de calcular a emissão bruta de gases do efeito estufa liberados por combustão das diversas classes de biomassa que compõem cada tipo fitofisionômico atingido. A área total efetivamente queimada foi estimada entre 38.144-40.678 km2, sendo 11.394-13.928 km2 de florestas primárias (intactas, em pé) e, o restante, de savanas (22.583 km2), campinas / campinaranas (1.388 km2) e ambientes florestais já transformados como pastagens, área agrícolas e florestas secundárias (2.780 km2). O total de carbono afetado pelos incêndios foi de 42,558 milhões de toneladas, sendo que 19,73 milhões foram liberados por combustão, 22,33 milhões seguiram para a classe de decomposição e 0,52 milhões foram depositados nos sistemas na forma de carvão (estoque de longo prazo). A emissão bruta de gases do efeito estufa, em milhões de toneladas do gás, considerando apenas o emitido por combustão foi de 17,3 de CO2, 0,21-0,35 de CH4, 1,99-3,68 de CO, 0,001-0,003 de N,O, 0,06-0,09 de NOx e 0,25 de hidrocarbonetos não-metânicos (HCNM). O total de carbono equivalente a CO2 emitido por combustão, quando considerado o potencial de aquecimento global de cada gás em um horizonte de tempo de 100 anos utilizado pelo IPCC, foi de 6,1-7,0 milhões de toneladas.

Efeito do carregamento cíclico e da pré-fendilhação do betão no comportamento de lajes de betão armado reforçadas à flexão com laminados de CFRP inseridos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Projetos de redução de emissões de gases de efeito estufa: desempenho e custos de transação

Com base na nova economia institucional, o foco da pesquisa aqui relatada foi identificar os custos de transação existentes nos projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL) e investigar se eles são barreiras para o desenvolvimento do projeto e se podem afetar a eficiência de projetos já implantados. Mais especificamente, foram analisadas as variáveis que afetam as diferenças entre as reduções de emissões estimadas nos projetos de MDL e as reduções realmente verificadas (sucesso de redução - SR), depois do projeto implantado e monitorado, verificando se os projetos agrícolas são mais ou menos eficientes. Em relação ao SR, a maior parte dos projetos não apresenta desempenho satisfatório. No entanto, em volume de reduções, a maior parte dos projetos cumpre mais do que 91% de SR. Os setores mundiais mais eficientes no Brasil são N2O e troca de energia fóssil; os menos eficientes, os setores de agricultura e resíduos sólidos. Finalmente, concluiu-se na pesquisa que os custos de transação afetam o sucesso da redução de MDL, e os mais importantes são os custos ex ante, resultantes de problemas de falhas de informação e problemas de mensuração.

Efeito do extrativismo seletivo de espécies arbóreas da Floresta Atlântica de Tabuleiros na matéria orgânica e outros atributos do solo

Pesquisas comparativas em fragmentos florestais que visem avaliar o efeito de diferentes impactos antrópicos sobre o solo são praticamente inexistentes. Assim, o objetivo principal deste trabalho foi caracterizar e comparar os horizontes orgânicos do solo em relação a algumas variáveis pedológicas sob mata primária e sob capoeira de idade avançada, com mais de 40 anos, resultado da seleção e extração de indivíduos arbóreos de valor comercial. Para isso, foram estudadas duas áreas de Mata Atlântica da região de Tabuleiros Terciários do norte do Espírito Santo: a Mata Alta, uma mata primária, e a Capoeira de Extração, uma mata secundária. Na Mata Alta, verificou-se débil acumulação orgânica superficial (4,0 t ha-1), devida à rápida decomposição dos aportes orgânicos que caem sobre o solo. O primeiro horizonte do solo caracteriza-se pela presença de um suborizonte de interface com as camadas foliares (A11), mais rico em carbono e nutrientes que o suborizonte A12 subjacente, pela maior saturação por bases (entre 50 e 70%) e por apresentar uma relação C/N menor que 12. Nesta mata, verificou-se a estabilidade sazonal tanto dos estoques orgânicos como dos nutritivos. A Capoeira de Extração apresentou, em relação à mata não perturbada, maior acumulação do estoque superficial de matéria orgânica (5,5 t ha-1, no verão, e 7,5 t ha-1, no inverno), bem como maior conteúdo de carbono e de nutrientes no solo, principalmente no inverno, indicando um bloqueio na decomposição e na ciclagem de nutrientes. A retirada de determinadas espécies arbóreas, em princípio, pode explicar a diferença observada no processo de decomposição e na ciclagem de nutrientes.

Efeito do manejo e da umidade no comportamento compressivo de três latossolos

Para analisar o efeito da umidade e do manejo na compressibilidade de três solos: Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Roxo e Latossolo Vermelho-Escuro sob cultura anual, mata natural e pastagem, localizados nos municípios de Lavras e Ijaci (MG), foram coletadas cinco amostras indeformadas e uma deformada em duas profundidades (0-0,03 e 0,27-0,30 m) com três repetições. A análise das amostras indeformadas foi realizada por meio de ensaio de compressão uniaxial sob diferentes umidades, determinando-se então as curvas de compressão. A partir das amostras deformadas, determinaram-se os limites de consistência, análise granulométrica e carbono orgânico. Observou-se que as variações nas propriedades físicas e mecânicas dos solos, induzidas pela sua gênese e manejo, alteraram o comportamento compressivo dos solos, tendo a umidade modificado a forma das curvas de compressão em todos os solos, deslocando-as para a região de maior densidade quando normalizadas, enquanto a densidade inicial controlou a sua posição no eixo da densidade do solo.

Carbono, nitrogênio e enxofre em frações granulométricas de dois latossolos submetidos à calagem e adubação fosfatada

Os teores e a distribuição de carbono, nitrogênio e enxofre em frações granulométricas do solo foram analisados em dois Latossolos Vermelho-Escuros, um derivado de floresta (LE1) e outro de cerrado (LE2). O LE1, de Cordeirópolis, SP, corresponde a um solo cultivado com laranja desde 1982, sem e com calagem. O cultivo do LE2 (Planaltina, DF) foi iniciado em 1976, com o plantio de trigo, soja, arroz e sorgo, sendo esse solo cultivado nos últimos 14 anos com pastagem (Andropogon gayanus L.), sem e com uma única aplicação de 1.660 kg ha-1 de P2O5, na forma de superfosfato triplo. Para fins de referência, foram coletadas amostras adicionais do LE1 e LE2 em áreas sob vegetação natural. Foram determinados os teores de carbono, nitrogênio e enxofre em solo não fracionado e em suas frações granulométricas. A drástica redução nos teores de carbono, nitrogênio e enxofre do LE1 com o cultivo resultou em diminuição da CTC na área sob calagem e na testemunha, indicando a importância do manejo e conservação da matéria orgânica nesse solo. No LE2, a redução nos teores de carbono e nitrogênio com o cultivo foi menos intensa e associou-se à decomposição de compostos orgânicos ligados à fração intermediária (2-53 mm). A calagem resultou em maior preservação de matéria orgânica no LE1; não houve, porém, efeito do fósforo sobre os teores de C e N das áreas cultivadas do LE2. A fração fina (< 2 μm) exerceu papel crucial na estabilização da matéria orgânica nos solos estudados, já que os maiores reservatórios de carbono, nitrogênio e enxofre nas áreas cultivadas e sob vegetação natural encontravam-se associados a essa unidade granulométrica. Os principais efeitos do cultivo sobre os reservatórios de carbono, nitrogênio e enxofre do LE1 estiveram associados ao enriquecimento relativo desses elementos na fração fina, às custas da decomposição de material orgânico associado às frações fina: (< 2 μm), intermediária (2-53 μm) e grossa (53-2.000 μm).

Efeito de sistemas de preparo e de cultura na dinâmica da matéria orgânica e na mitigação das emissões de CO2

Neste estudo, ajustou-se um modelo exponencial de primeira ordem aos dados de carbono orgânico (CO) e N total (NT) do solo, do 5º e 9º ano de um experimento instalado em um Podzólico Vermelho-Escuro, em Eldorado do Sul (RS). Determinaram-se os parâmetros da dinâmica da matéria orgânica e simularam-se os estoques de CO e NT do solo em três sistemas de preparo (convencional-PC, reduzido-PR e plantio direto-PD) e três sistemas de cultura (aveia/milho-A/M, aveia + ervilhaca/milho-A + E/M e aveia + ervilhaca/milho + caupi A + E/M + C). A taxa de decomposição da matéria orgânica do solo diminuiu de 0,054 ano-1, no sistema com lavração e gradagem (PC), para 0,039 ano-1, no solo escarificado (PR), e 0,029 ano-1, no solo não revolvido (PD). Estimou-se que os estoques de CO e NT do solo em 1990 (30,78 Mg ha-1 e 2.200 kg ha-1) diminuirão para 16,11 Mg ha-1 e 1.396 kg ha-1 na combinação PC - A/M. Por sua vez, no sistema PD - A + E/M + C, os estoques de CO e NT do solo em 1990 (32,52 Mg ha-1 e 2.690 Mg ha-1) tenderão a aumentar a estoques estáveis de 54,83 Mg ha-1 e 7.966 kg ha-1, respectivamente. Os sistemas de manejo sem revolvimento do solo e alto aporte de resíduos apresentaram efeito positivo na mitigação das emissões de CO2. Enquanto o sistema PC-A/M apresentou um efluxo líquido (emitido pelo solo > fixado pelas culturas por fotossíntese) de 2,08 Mg CO2 ha-1 para atmosfera no ano de 1994, o sistema PD - A + E/M + C mostrou um influxo líquido (emitido pelo solo < fixado pelas culturas) de CO2 de 1,79 Mg ha-1 ano-1. Atingidos os estoques estáveis de CO no solo estimados pelo modelo, o solo no sistema PD - A + E/M + C terá seqüestrado aproximadamente 142 Mg CO2 ha-1, em comparação ao sistema PC-A/M.

Potencial de culturas de cobertura em acumular carbono e nitrogênio no solo no plantio direto e a melhoria da qualidade ambiental

O solo é um importante componente do ecossistema, influenciando a qualidade do ar e da água. Atualmente, é crescente o interesse pelo potencial que o solo apresenta em seqüestrar carbono e, conseqüentemente, contribuir para mitigar o efeito estufa. Este estudo teve por objetivos avaliar: (a) o potencial da inclusão de plantas de cobertura em sistemas de produção de milho (aveia + ervilhaca, tremoço (posteriormente azevém + ervilhaca), mucuna e feijão-de-porco) em acumular C orgânico e N total num Argissolo Vermelho distrófico arênico, comparativamente ao sistema tradicional pousio/milho e a uma área preservada de campo natural; (b) a contribuição dos sistemas de cultura em plantio direto no seqüestro de CO2 atmosférico pelo solo. Para instalação do experimento, realizaram-se uma lavração e duas gradagens, que acarretaram uma queda acentuada nos estoques de C orgânico e N total nos primeiros quatro anos, em comparação ao campo natural. Do quarto ao oitavo ano, os sistemas de cultura promoveram uma recuperação dos estoques de C e N total, sendo esta maior no sistema milho + mucuna. No oitavo ano, o solo no sistema milho + mucuna apresentou 5,42 Mg ha-1 de C e 1,27 Mg ha-1 de N a mais que o solo no sistema pousio/milho, na camada de 0-20 cm. Estimou-se que o sistema tradicional pousio/milho apresentou uma liberação líquida de 4,32 Mg ha-1 CO2 em relação ao campo natural, enquanto, no sistema milho + mucuna, ocorreu um seqüestro de 15,5 Mg ha-1 CO2. A utilização de sistemas conservacionistas de produção de milho é uma eficiente alternativa ao sistema tradicional (pousio/milho) em acumular matéria orgânica no solo e contribuir para o seqüestro do CO2 atmosférico em solos agrícolas e, portanto, para a melhoria da qualidade ambiental.

Gramíneas e leguminosas na recuperação de áreas degradadas: efeito nas características químicas de solo

Com o objetivo de avaliar a eficiência de duas leguminosas e duas gramíneas na melhoria das características químicas do solo (carbono orgânico, CTC efetiva e potencial e teores de P, K, Na, Ca, Mg, H + Al e pH do solo), considerando a profundidade e a posição de coleta das amostras, foi realizado experimento com arranjo fatorial em parcelas subdivididas, utilizadas anteriormente para estudos de perdas de solos por erosão, em um Nitossolo Vermelho eutrófico textura argilosa, localizado no município de Alagoinha (PB). Os tratamentos utilizados constituíram-se de duas leguminosas (feijão guandu - Cajanus cajan L. e siratro - Macroptilium atropurpureum L.), duas gramíneas (capim-pangola - Digitaria decumbens L. e capim-elefante - Pennisetum purpureum L.) e parcela desnuda (testemunha), com três repetições. A utilização das leguminosas e das gramíneas promoveu aumentos nos teores de carbono orgânico total e na capacidade de troca de cátions; promoveu, também, aumento nos teores de potássio, matéria orgânica e magnésio, principalmente na camada superficial. O maior acúmulo de liteira foi conseguido com o capim-elefante, sendo este acúmulo maior na posição inferior das parcelas em todos os tratamentos.

Estoques de carbono e nitrogênio e distribuição de frações orgânicas de latossolo do cerrado sob diferentes sistemas de cultivo

Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito de sistemas de cultivo sobre os estoques de carbono e nitrogênio e sobre a distribuição de frações (leve e pesada) da matéria orgânica de Latossolo Vermelho-Amarelo, em experimento da Embrapa Arroz e Feijão (GO). Os tratamentos amostrados consistiram da combinação de dois sistemas de preparo do solo (plantio direto e aração mais gradagem do solo) com duas rotações: (1) pousio/arroz - pousio/soja e (2) crotalária/arroz - milheto/soja. Como referência, foi amostrada também uma área de Cerrado, nas adjacências do local do experimento. As determinações de C e N das diferentes frações orgânicas foram realizadas entre os meses de janeiro e agosto de 2000. Em relação ao Cerrado, houve uma redução de cerca de 50 % nos teores de C e N dos solos cultivados. Os estoques de C e N nas áreas cultivadas não se mostraram inferiores nas áreas com revolvimento de solo, em relação às áreas sob plantio direto. A maior parte (60-90 %) do carbono mostrou-se associada às frações granulométricas mais finas e a aração do solo aumentou esta tendência. Os teores de C nas frações leves foram reduzidos com a substituição da vegetação de Cerrado pelos agroecossistemas, e essa fração da matéria orgânica do solo (MOS) caracterizou-se como o indicador mais sensível das alterações causadas pelos sistemas de cultivo avaliados sobre o teor da MOS.

Efeito da cobertura viva com leguminosas herbáceas perenes na agregação de um argissolo

O presente trabalho foi desenvolvido na área do Campo Experimental da Embrapa Agrobiologia, Seropédica (RJ), com o objetivo de avaliar a morfologia e a distribuição de raízes de algumas leguminosas herbáceas perenes; os efeitos da cobertura viva no teor de carbono orgânico, e a agregação de um Argissolo Vermelho-Amarelo distrófico, medida pela estabilidade dos agregados em água. O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados, com três repetições. Os tratamentos consistiram de três diferentes espécies de leguminosas herbáceas perenes e um tratamento-controle sem cobertura viva (capinado). As leguminosas utilizadas foram amendoim forrageiro (Arachis pintoi), cudzu tropical(Pueraria phaseoloides) e siratro (Macroptilium Atropurpureum). Para a estabilidade de agregados, as profundidades de amostragem foram 0-5 e 5-10 cm, enquanto, para a morfologia e distribuição radicular, as avaliações consistiram das profundidades 0-5, 5-10, 10-20 e 20-40 cm. As coberturas com as leguminosas amendoim forrageiro e cudzu tropical propiciaram os maiores valores percentuais na classe de agregados > 2,00 mm, em média 38 % superiores aos obtidos na área capinada. Os valores do diâmetro médio ponderado (DMP) dos agregados no solo com cobertura de leguminosas foram superiores aos da área capinada para ambas as camadas, o que demonstra o efeito favorável das coberturas vivas na estabilização dos agregados do solo. A cobertura viva de amendoim forrageiro proporcionou incremento no teor de carbono orgânico no solo. Quanto aos atributos morfológicos das raízes, verificou-se que o amendoim forrageiro apresentou raio radicular intermediário entre as demais espécies e área e massa radicular maiores, o que auxiliou na interpretação do efeito positivo da cobertura viva com essa espécie na agregação do solo.

Efeito da solarização sobre propriedades físicas, químicas e biológicas de solos

A solarização é um método de desinfestação que consiste na cobertura do solo com um filme de polietileno transparente, durante o período de intensa radiação solar, e atua por meio do aumento da temperatura do solo. Quatro ensaios foram realizados no estado de São Paulo, nos municípios de Mogi das Cruzes, Jarinu, Piracicaba e Itatiba, nos anos de 2000 e 2001, com o objetivo de avaliar os efeitos da solarização nas propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos. A solarização reduziu significativamente a resistência à penetração dos solos nos ensaios de Jarinu, Piracicaba e Itatiba. Em Jarinu, oito meses após a retirada do plástico, as diferenças entre os tratamentos permaneceram. Por outro lado, em Mogi das Cruzes, onde o ensaio foi instalado em solo turfoso, a solarização causou aumento na resistência na camada de 2,5 a 5 cm de profundidade. Nos ensaios de Piracicaba e Jarinu, foram feitas avaliações de macro, microporosidade, porosidade total e densidade, não tendo os tratamentos diferido entre si, porém houve uma tendência de redução na densidade dos solos solarizados. A atividade microbiana, avaliada pela hidrólise de diacetato de fluoresceína, foi reduzida pela solarização. A supressividade a Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli foi avaliada in vitro, pela colonização de amostras de solo usando um isolado marcado com resistência a benomyl, no ensaio de Mogi das Cruzes. A solarização reduziu a recuperação do patógeno, evidenciando um aumento da supressividade. Nos solos solarizados, houve aumento significativo dos teores de N-NH4+ em todos os experimentos, Mn em três, N-NO3-, Mg2+ e saturação por bases em dois e K+ em um experimento. Ocorreu redução dos teores de Cu, Fe e H + Al em dois experimentos e Zn em um ensaio. Segundo os resultados, a solarização promoveu alterações nas propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos, melhorando a estrutura, liberando nutrientes e aumentando a supressividade.

Estoques totais de carbono orgânico e seus compartimentos em argissolo sob floresta e sob milho cultivado com adubação mineral e orgânica

Os estoques de matéria orgânica do solo e seus compartimentos são importantes na disponibilidade de nutrientes, agregação do solo e no fluxo de gases de efeito estufa entre a superfície terrestre e a atmosfera. Os objetivos deste estudo foram: (a) avaliar os efeitos de sistemas de produção de milho sob adubação orgânica e mineral nos estoques totais de carbono orgânico (COT) e nitrogênio (NT) e de compartimentos de carbono (C) orgânico, em um Argissolo Vermelho-Amarelo, e (b) estimar a contribuição desses sistemas no seqüestro ou emissão de CO2 atmosférico. Os sistemas de produção, durante 16 anos, constaram de combinações entre dois níveis (0 e 1) de composto orgânico, nas doses de 0 e 40 m³ ha-1 (AO), e três níveis (0, 1 e 2) de adubo mineral, nas doses de 0, 250 (AM1), e 500 kg ha-1 (AM2) da fórmula 4-14-8. Uma área sob Floresta Atlântica (FA) adjacente ao experimento foi amostrada e usada como referência de um estado de equilíbrio. Os sistemas de produção em que o composto orgânico foi adicionado apresentaram maiores estoques de COT, NT, carbono da fração leve (C FL) e carbono lábil (C L) do que os sistemas sem adubação ou apenas com adubação mineral, o que confirma a adubação orgânica como estratégia de manejo importante para a melhoria da qualidade do solo. No entanto, no solo sob FA, os estoques de COT, NT e dos compartimentos de C foram maiores do que aqueles observados nos sistemas de produção. Em virtude da maior sensibilidade, os estoques dos compartimentos do C FL e do C L foram reduzidos em maior intensidade do que os estoques de COT, razão por que podem ser usados como indicadores da interferência antrópica ou das mudanças no manejo sobre o estado da matéria orgânica do solo.