Abordagem alternativa para síntese de melanina

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Remoção de urânio em águas de drenagem ácida de minas por técnicas de biossorção

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Parâmetros industriais para produção de Pleurotus ostreatus

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Rotação e técnicas de manejo de biomassa em sistema plantio direto no cultivo de soja e milho

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Organic material decomposition and nutrient dynamics in a mulch system enriched with leguminous trees in the Amazon

As novas técnicas propostas para a agricultura na Amazônia incluem sistema de rotação de capoeira enriquecido com árvores leguminosas e transformando a queima da biomassa em cobertura morta sobre o solo. A decomposição e a liberação de nutrientes da cobertura morta foram estudadas usando sacos de liteira com malha fina que continham cinco tratamentos com diferentes espécies de leguminosas em comparação a um tratamento-controle com vegetação natural. As amostras para cada tratamento foram analisadas para conteúdos de C total, N, P, K, Ca, Mg, lignina, celulose e polifenóis solúveis em diferentes tempos de amostragem durante um ano. A razão constante de decomposição variou com a espécie e com o tempo. A perda de massa nos sacos de decomposição foi de 30,1 % para Acacia angustissima, de 32,7 % para Sclerolobium paniculatum, de 33,9 % para Inga edulis e para a vegetação secundária, de 45,2 % para Acacia mangium e de 63,6 % para Clitoria racemosa. Foi observada imobilização de N e P em todos os tratamentos, sendo a mineralização do N negativamente correlacionada com o fenol, razão C/N, razão (lignina + fenol)/N, razão fenol/P e o conteúdo de N nos sacos de liteira. Depois de 362 dias de incubação no campo, 3,3 % de K, 32,2 % de Ca e 22,4 % de Mg permaneceram no material em decomposição. Os resultados evidenciaram que a baixa qualidade mineral e a alta quantidade de carbono orgânico e aplicado como cobertura morta podem limitar a quantidade de energia disponível para os microrganismos resultando em uma competição por nutrientes com as plantas agrícolas.

Litterfall and leaf decomposition in forest fragments under different successional phases on the Atlantic Plateau of the state of Sao Paulo, Brazil

Litterfall and litter decomposition are vital processes in tropical forests because they regulate nutrient cycling. Nutrient cycling can be altered by forest fragmentation. The Atlantic Forest is one of the most threatened biomes in the world due to human occupation over the last 500 years. This scenario has resulted in fragments of different size, age and regeneration phase. To investigate differences in litterfall and leaf decomposition between forest successional phases, we compared six forest fragments at three different successional phases and an area of mature forest on the Atlantic Plateau of Sao Paulo, Brazil. We sampled litter monthly from November 2008 to October 2009. We used litterbags to calculate leaf decomposition rate of an exotic species, Tipuana tipu (Fabaceae), over the same period litter sampling was performed. Litterfall was higher in the earliest successional area. This pattern may be related to the structural properties of the forest fragments, especially the higher abundance of pioneer species, which have higher productivity and are typical of early successional areas. However, we have not found significant differences in the decomposition rates between the studied areas, which may be caused by rapid stabilization of the decomposition environment (combined effect of microclimatic conditions and the decomposers activities). This result indicates that the leaf decomposition process have already been restored to levels observed in mature forests after a few decades of regeneration, although litterfall has not been entirely restored. This study emphasizes the importance of secondary forests for restoration of ecosystem processes on a regional scale.

Carbon and nitrogen stock and fluxes in coastal Atlantic Forest of southeast Brazil: potential impacts of climate change on biogeochemical functioning

The Atlantic Forest is one of the most important biomes of Brazil. Originally covering approximately 1.5 million of km(2), today this area has been reduced to 12% of its original size. Climate changes may alter the structure and the functioning of this tropical forest. Here we explore how increases in temperature and changes in precipitation distribution could affect dynamics of carbon and nitrogen in coastal Atlantic Forest of the southeast region of Brazil The main conclusion of this article is that the coastal Atlantic Forest has high stocks of carbon and nitrogen above ground, and especially, below ground. An increase in temperature may transform these forests from important carbon sinks to carbon sources by increasing loss of carbon and nitrogen to the atmosphere. However, this conclusion should be viewed with caution because it is based on limited information. Therefore, more studies are urgently needed to enable us to make more accurate predictions.

PRODUÇÃO DE BIOMASSA E COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE ADUBOS VERDES CULTIVADOS NO VALE DO RIBEIRA

A contribuição da adubação verde com leguminosas para melhoria do solo e produção agrícola depende em primeiro lugar da produção de biomassa e da sua composição química, que variam em função da espécie, região e estação de cultivo. Objetivo do presente trabalho foi avaliar a composição química da biomassa produzida por adubos verdes no Vale do Ribeira, São Paulo, Brasil. Para tal, foi conduzido um experimento em Pariquera-Açu-SP, no ano agrícola 2006/2007, em blocos casualizados, com quatro tratamentos (três adubos verdes e vegetação espontânea) e cinco repetições. Aos 30, 60, 90 e 120 dias após a semeadura, foram coletadas amostras em 1 m² da parte aérea das plantas e determinada a matéria fresca e seca, bem como a composição da biomassa. Crotalária, guandu e mucuna produziram, em ordem decrescente, as maiores quantidades de biomassa e foram mais eficientes do que a vegetação espontânea. A biomassa produzida pelos adubos verdes apresentou qualidade superior à produzida pela vegetação espontânea. Crotalária e guandu apresentam maior proporção de matéria seca acumulada no caule que possui baixo teor de N, alta relação C/N e L/N, variáveis que tornam a decomposição dos resíduos mais lenta. A análise particionada da matéria seca permite indicação mais precisa da composição química dos resíduos e a previsão da disponibilidade dos nutrientes no solo.

A comparison for a multiscale study of structural lineaments in southern Brazil: LANDSAT-7 ETM+ and shaded relief images from SRTM3-DEM

This paper presents a comparison of descriptive statistics obtained for brittle structural lineaments extracted manually from LANDSAT images and shaded relief images from SRTM 3 DEM at 1:100, 000 and 1:500, 000 scales. The selected area is located in the southern of Brazil and comprises Precambrian rocks and stratigraphic units of the Paraná Basin. The application of this methodology shows that the visual interpretation depends on the kind of remote sensing image. The resulting descriptive statistics obtained for lineaments extracted from the images do not follow the same pattern according to the scale adopted. The main direction obtained for Proterozoic rocks using both image types at a 1:500, 000 scale are close to NS±10, whereas at a 1:100, 000 scale N45E was obtained for shaded relief images from SRTM 3 DEM and N10W for LANDSAT images. The Paleozoic sediments yielded the best results for the different images and scales (N50W). On the other hand, the Mesozoic igneous rocks showed greatest differences, the shaded relief images from SRTM 3 DEM images highlighting NE structures and the LANDSAT images highlighting NW structures. The accumulated frequency demonstrated high similarity between products for each image type no matter the scale, indicating that they can be used in multiscale studies. Conversely, major differences were found when comparing data obtained using shaded relief images from SRTM 3 DEM and Landsat images at a 1:100, 000 scale.

Micromorfologia de horizontes espódicos nas restingas do Estado de São Paulo

Os solos de restinga são pouco estudados e conhecidos no Brasil. Neste trabalho, a micromorfologia de horizontes espódicos foi investigada em quatro locais do litoral do Estado de São Paulo (Bertioga, Ilha de Cananeia, Ilha do Cardoso e Ilha Comprida). A técnica possibilitou caracterizar as diferentes formas da matéria orgânica, e, juntamente com a descrição morfológica de oito perfis de solos representativos das restingas do Estado de São Paulo, objetivou-se discutir os mecanismos envolvidos na gênese dos horizontes espódicos desses ambientes. Entre os resultados alcançados, destaca-se: a presença de revestimentos orgânicos monomórficos na superfície dos constituintes grossos da maioria dos horizontes analisados, bem como o preenchimento quase completo da porosidade entre grãos de alguns horizontes cimentados e brandos, são evidências de que a clássica teoria da mobilização, transporte e precipitação de complexos organometálicos é válida para os solos estudados. No entanto, matéria orgânica polimórfica e, ou, resíduos vegetais em diferentes estádios de decomposição foram as principais pedofeições observadas em horizontes espódicos mal drenados e sotopostos a horizontes hísticos. Nesses, a decomposição pela mesofauna e microbiológica das raízes in situ é um importante mecanismo de acumulação de matéria orgânica em profundidade e formação dos horizontes espódicos. A atuação das raízes na formação desses horizontes, no entanto, vai além da sua decomposição: a fábrica e as feições da matéria orgânica de um horizonte cimentado, incluindo remanescentes radiculares, indicaram que as raízes podem atuar na imobilização da matéria orgânica por meio de seu mecanismo de absorção seletiva. Nesse processo, a solução do solo rica em carbono orgânico dissolvido é absorvida seletivamente pelas raízes, segregando parte do carbono complexado em sua superfície e no entorno destas, absorvendo água e nutrientes. A atuação continuada desse processo leva à precipitação da matéria orgânica iluviada e segregada por meio de sua desidratação, que é condicionada pela própria absorção radicular.

Diferença salarial e aposentadoria dos professores do ensino fundamental

Este estudo analisa a diferença de remuneração dos professores do ensino fundamental homens e mulheres, das redes pública e privada de ensino, considerando também os benefícios da aposentadoria. Para isso, utiliza-se o cálculo do valor presente do contrato de trabalho (VPCT) e o método de decomposição do rendimento de Oaxaca. A remuneração dos professores da rede pública é, em média, maior em comparação a rede privada. O salário dos professores homens da rede pública de ensino é 6% maior que o salário das mulheres, e 37% na rede privada. Porém, quando são considerados os benefícios da aposentadoria, a diferença reduz para 6% na rede privada e na rede pública é 21% em favor das mulheres. Embora a média de escolaridade seja a mesma, os professores homens da rede privada têm maior retorno salarial para cada ano a mais de estudo.

Simulación Ab Initio de los Isótopos de Hidrógeno en Altas Presiones

Tenemos una Metodología Multiescala por medio de la cual es posible estudiar las propiedades mecanicas de los isótopos de Hidrógeno. Observamos transiciones de Fase acorde con las reportadas por estudios experimentales. Existen discontinuidades en la variación de la velocidad del sonido que deben ser mejor estudiadas. Proponemos nuevas estructuras cristalinas para el Hidrógeno en Altas Presiones P mayor que 200 Gpa.

Design, implementation and evaluation of an unconstrained and contactless biometric system based on hand geometry and stress detection

Esta tesis propone un sistema biométrico de geometría de mano orientado a entornos sin contacto junto con un sistema de detección de estrés capaz de decir qué grado de estrés tiene una determinada persona en base a señales fisiológicas Con respecto al sistema biométrico, esta tesis contribuye con el diseño y la implementación de un sistema biométrico de geometría de mano, donde la adquisición se realiza sin ningún tipo de contacto, y el patrón del usuario se crea considerando únicamente datos del propio individuo. Además, esta tesis propone un algoritmo de segmentación multiescala para solucionar los problemas que conlleva la adquisición de manos en entornos reales. Por otro lado, respecto a la extracción de características y su posterior comparación esta tesis tiene una contribución específica, proponiendo esquemas adecuados para llevar a cabo tales tareas con un coste computacional bajo pero con una alta precisión en el reconocimiento de personas. Por último, este sistema es evaluado acorde a la norma estándar ISO/IEC 19795 considerando seis bases de datos públicas. En relación al método de detección de estrés, esta tesis propone un sistema basado en dos señales fisiológicas, concretamente la tasa cardiaca y la conductancia de la piel, así como la creación de un innovador patrón de estrés que recoge el comportamiento de ambas señales bajo las situaciones de estrés y no-estrés. Además, este sistema está basado en lógica difusa para decidir el grado de estrés de un individuo. En general, este sistema es capaz de detectar estrés de forma precisa y en tiempo real, proporcionando una solución adecuada para sistemas biométricos actuales, donde la aplicación del sistema de detección de estrés es directa para evitar situaciónes donde los individuos sean forzados a proporcionar sus datos biométricos. Finalmente, esta tesis incluye un estudio de aceptabilidad del usuario, donde se evalúa cuál es la aceptación del usuario con respecto a la técnica biométrica propuesta por un total de 250 usuarios. Además se incluye un prototipo implementado en un dispositivo móvil y su evaluación. ABSTRACT: This thesis proposes a hand biometric system oriented to unconstrained and contactless scenarios together with a stress detection method able to elucidate to what extent an individual is under stress based on physiological signals. Concerning the biometric system, this thesis contributes with the design and implementation of a hand-based biometric system, where the acquisition is carried out without contact and the template is created only requiring information from a single individual. In addition, this thesis proposes an algorithm based on multiscale aggregation in order to tackle with the problem of segmentation in real unconstrained environments. Furthermore, feature extraction and matching are also a specific contributions of this thesis, providing adequate schemes to carry out both actions with low computational cost but with certain recognition accuracy. Finally, this system is evaluated according to international standard ISO/IEC 19795 considering six public databases. In relation to the stress detection method, this thesis proposes a system based on two physiological signals, namely heart rate and galvanic skin response, with the creation of an innovative stress detection template which gathers the behaviour of both physiological signals under both stressing and non-stressing situations. Besides, this system is based on fuzzy logic to elucidate the level of stress of an individual. As an overview, this system is able to detect stress accurately and in real-time, providing an adequate solution for current biometric systems, where the application of a stress detection system is direct to avoid situations where individuals are forced to provide the biometric data. Finally, this thesis includes a user acceptability evaluation, where the acceptance of the proposed biometric technique is assessed by a total of 250 individuals. In addition, this thesis includes a mobile implementation prototype and its evaluation.

Retos y oportunidades de la investigación transdisciplinar. Reflexión sobre el papel de la mecánica de materiales en biomedicina : discurso del académico electo Excmo. Sr. D. Manuel Doblaré Castellano y contestación del académico Excmo. Sr. D. Enrique Alarcón Álvarez

En este discurso de ingreso se destacó la importancia de la Mecánica de Materiales y el Modelado Matemático en Biomedicina y, en particular, se mostraron algunas aportaciones relacionadas con el comportamiento funcional de tejidos biológicos. Más en concreto se discutió la importancia de la transdisciplinariedad en la investigación actual y el papel que en esa búsqueda de un lenguaje común entre disciplinas tienen el modelado matemático y la simulación computacional.En particular, en la nueva Biomedicina basada en la evidencia, la interacción transdisciplinar es esencial, como lo demuestran resultados tan evidentes como los dispositivos e implantes inteligentes, las nuevas técnicas de imagen médica, la aparición de órganos artificiales o las crecientemente importantes técnicas de Ingeniería Tisular y Terapias Génica y Celular. Uno de los aspectos de creciente estudio en los últimos años es la epigenética, es decir, el estudio de la influencia del entorno específico de cada individuo en su respuesta biológica. Uno de estos estímulos externos, que se está constatando como fundamental, corresponde a las deformaciones, y ello en todas las escalas: molecular, celular, tisular y orgánica, dando lugar a una nueva subdisciplina: la Mecanobiología de creciente interés. En ella se acoplan los fenómenos mecánicos (movimiento, deformaciones, tensiones,..) con los biológicos (respuesta celular, expresión génica, adaptación tisular, regeneración y morfogénesis orgánica, etc.) y, en general, con otros campos físicos como la bioquímica o la electricidad también acoplados en los procesos de señalización y expresión celular. De nuevo el modelado multiescala y multifísico de estos problemas es esencial en su comprensión última y en el diseño de nuevas estrategias quirúrgicas, terapéuticas o de diagnostico. En este discurso se mostraron los problemas y posibilidades de estas metodologías y su aplicación en problemas tales como el diseño de implantes, la remodelación reparación y morfogénesis óseas, así como en la planificación preoperatoria y cirugía virtual.

High fidelity simulations of failure in fiber-reinforced composites

Los ensayos virtuales de materiales compuestos han aparecido como un nuevo concepto dentro de la industria aeroespacial, y disponen de un vasto potencial para reducir los enormes costes de certificación y desarrollo asociados con las tediosas campañas experimentales, que incluyen un gran número de paneles, subcomponentes y componentes. El objetivo de los ensayos virtuales es sustituir algunos ensayos por simulaciones computacionales con alta fidelidad. Esta tesis es una contribución a la aproximación multiescala desarrollada en el Instituto IMDEA Materiales para predecir el comportamiento mecánico de un laminado de material compuesto dadas las propiedades de la lámina y la intercara. La mecánica de daño continuo (CDM) formula el daño intralaminar a nivel constitutivo de material. El modelo de daño intralaminar se combina con elementos cohesivos para representar daño interlaminar. Se desarrolló e implementó un modelo de daño continuo, y se aplicó a configuraciones simples de ensayos en laminados: impactos de baja y alta velocidad, ensayos de tracción, tests a cortadura. El análisis del método y la correlación con experimentos sugiere que los métodos son razonablemente adecuados para los test de impacto, pero insuficientes para el resto de ensayos. Para superar estas limitaciones de CDM, se ha mejorado la aproximación discreta de elementos finitos enriqueciendo la cinemática para incluir discontinuidades embebidas: el método extendido de los elementos finitos (X-FEM). Se adaptó X-FEM para un esquema explícito de integración temporal. El método es capaz de representar cualitativamente los mecanismos de fallo detallados en laminados. Sin embargo, los resultados muestran inconsistencias en la formulación que producen resultados cuantitativos erróneos. Por último, se ha revisado el método tradicional de X-FEM, y se ha desarrollado un nuevo método para superar sus limitaciones: el método cohesivo X-FEM estable. Las propiedades del nuevo método se estudiaron en detalle, y se concluyó que el método es robusto para implementación en códigos explícitos dinámicos escalables, resultando una nueva herramienta útil para la simulación de daño en composites. Virtual testing of composite materials has emerged as a new concept within the aerospace industry. It presents a very large potential to reduce the large certification costs and the long development times associated with the experimental campaigns, involving the testing of a large number of panels, sub-components and components. The aim of virtual testing is to replace some experimental tests by high-fidelity numerical simulations. This work is a contribution to the multiscale approach developed in Institute IMDEA Materials to predict the mechanical behavior of a composite laminate from the properties of the ply and the interply. Continuum Damage Mechanics (CDM) formulates intraply damage at the the material constitutive level. Intraply CDM is combined with cohesive elements to model interply damage. A CDM model was developed, implemented, and applied to simple mechanical tests of laminates: low and high velocity impact, tension of coupons, and shear deformation. The analysis of the results and the comparison with experiments indicated that the performance was reasonably good for the impact tests, but insuficient in the other cases. To overcome the limitations of CDM, the kinematics of the discrete finite element approximation was enhanced to include mesh embedded discontinuities, the eXtended Finite Element Method (X-FEM). The X-FEM was adapted to an explicit time integration scheme and was able to reproduce qualitatively the physical failure mechanisms in a composite laminate. However, the results revealed an inconsistency in the formulation that leads to erroneous quantitative results. Finally, the traditional X-FEM was reviewed, and a new method was developed to overcome its limitations, the stable cohesive X-FEM. The properties of the new method were studied in detail, and it was demonstrated that the new method was robust and can be implemented in a explicit finite element formulation, providing a new tool for damage simulation in composite materials.