Biodispositivos electrónicos implantáveis e biodegradáveis: estudo de nano/microfibras de polivinilpirrolidona-PVP

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Efeito de pré-tratamentos térmicos, à pressão atmosférica, na digestão anaeróbia mesófila e termófila de resíduos de casca de batata

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Desenvolvimento de um método expedito para avaliação da biodegradabilidade do couro

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Engenharia Sanitária

Torrefação de biomassa de Arundo donax L. e de Phoenix canariensis com vista à sua valorização energética ou material

A torrefação é vista como um pré-tratamento térmico que introduz modificações na biomassa, ou em resíduos de biomassa, que facilitam o seu processamento mecânico e aumentam a sua estabilidade e densidade energética, potenciando, assim, uma valorização posterior. Neste trabalho, estudou-se o impacte da torrefação na gama de 200 a 350 ºC e tempos de residência entre 15 e 90 min nas propriedades da biomassa proveniente da herbácea Arundo donax L. e das palmeiras Phoenix canariensis, espécies muito abundantes em vários locais do país, tendo em vista a sua posterior valorização. A proliferação descontrolada do arundo e a praga do escaravelho das palmeiras leva a que estas espécies sejam alvo de frequentes operações de remoção. A sua estrutura altamente fibrosa dificulta e encarece estas operações, que acarretam custos significativos para as câmaras municipais, e não se conhecem medidas para a sua valorização material ou energética. A torrefação foi também aplicada a peletes de resíduos de pinheiro, na gama de 200 a 250 ºC e com tempos de residência de 30 e 60 min, para averiguar o seu impacte na qualidade desse biocombustível sólido. A torrefação permitiu obter peletes mais resistentes à biodegradação, devido à redução do teor de humidade para valores residuais, sem aumentar significativamente o seu teor de cinzas e sem afetar de forma relevante a sua durabilidade, o teor de finos ou a densidade aparente. Com a biomassa de arundo e de palmeira obtiveram-se produtos com maior poder calorífico e com melhor moabilidade. No entanto, a acentuada diminuição dos rendimentos mássico e energético e o elevado teor de cinzas constrangem a sua utilização como biocombustíveis sólidos. Desta forma, optou-se por testar a sua valorização como adsorventes do corante azul de metileno, bastante comum, por exemplo, na indústria têxtil, nos curtumes ou nas industrias do papel. Os estudos de adsorção revelaram maior afinidade pelo corante por parte da biomassa sujeita a torrefação mais ligeira, com eficiências de remoção muito próximas das do carvão ativado comercial, para concentrações iniciais de corante até 200 mg/L. As isotérmicas foram melhor ajustadas ao modelo de Langmuir, que revelou capacidades máximas de adsorção na monocamada entre 59,92 e 92,68 mg/g, tendo as curvas de cinética sido melhor descritas pelo modelo de pseudo-segunda ordem. A adsorção é bastante rápida nos primeiros minutos, essencialmente devido a atrações eletrostáticas, sendo inicialmente controlada pela difusão no filme e depois pela difusão nos poros. Os adsorventes revelaram seletividade por um corante catiónico e permitiram dessorção de corante, ao contrário do verificado com o carvão ativado comercial, o que é um aspeto da maior relevância tendo em mente a regeneração do adsorvente e a recuperação do corante.

Durabilidade natural da madeira de pupunha (Bactris gasipaes Kunth). I. fungos

A durabilidade da madeira de Bactris gasipaes Kunth (pupunha) face aos fungos foi avaliada em ambiente florestal e urbano e em condições de laboratório. Foram utilizadas, cinco árvores com espinhos e cinco sem espinhos da população Tabatinga, raças Putumayo, sendo retirados discos de 25-30cm da base, meio e do topo de cada pupunheira e colocados em uma área florestal próxima ao Banco Ativo de Germoplama de B. gasipaes (2°38'S, 60°03'W). Os discos foram inspecionados trimestralmente, para acompanhar o processo de biodeterioração da madeira causado por fungos durante dezoito meses. No ensaio em ambiente urbano, as amostras do estipe foram distribuídas, uma na posição côncava e outra na convexa, sobre uma estrutura de madeira localizada em uma área próxima da CPPF do Campus do INPA, Manaus e inspecionadas bimestralmente por um ano. Em ambiente florestal, o revestimento dos discos mostrou-se suscetível aos fungos Hymenogramme javanensis Mont. & Berk. e Hypoxylon rubiginosum (Pers.: Fr.) Fr.. Em ambiente urbano, a madeira apresentou alta susceptibilidade a Lenzites striata (Swart.: Fr.) Fr. e a Lenzites sp. e o revestimento a Porostereum amethysteum Hjortst. & Ryv. e a Stereum strigoso-zonatum (Sch.) G. H. Cunn.. Em condições de laboratório, a madeira da pupunheira demonstrou alta resistência aos fungos Lenzites trabea Pers.:Fr., Polyporus fumosus Pers.:Fr. e Pycnoporus sanguineus (L.:Fr.) Murr.

Carbon materials as new generation of new electron shuttles for the anaerobic degradation of environmental xenobiotics

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica

Novas bio-estratégias para a destoxificação de ocratoxina A utilizando bactérias do ácido láctico

A ocorrência de bolores micotoxigénicos pertencentes aos géneros Aspergillus, Penicillium e Fusarium em alimentos para consumo Humano e animal, tem um impacto importante sobre a saúde pública e constitui também um importante problema económico. Isto é devido à síntese por este tipo de fungos filamentosos de metabolitos altamente tóxicos conhecidos como micotoxinas. A maioria das micotoxinas são substâncias cancerígenas, mutagénicas, neurotóxicas e imunossupressoras, sendo a ocratoxina A (OTA) uma das mais importantes. A OTA é uma micotoxina, tóxica para os animais e Humanos principalmente devido às suas propriedades nefrotóxicas. Alguns grupos de bactérias gram positivas nomeadamente as bactérias do ácido láctico (BAL) são capazes de controlar o crescimento de fungos, melhorando e aumentando a vida útil de muitos produtos fermentados e, assim, reduzir os riscos para a saúde provocados pela exposição às micotoxinas. Algumas BAL são, também, capazes de destoxificar certas micotoxinas. Em trabalhos anteriores do nosso grupo foi observada a biodegradação da OTA por estirpes de Pediococcus parvulus isoladas de vinhos do Douro. Assim, com este trabalho, pretendeu-se compreender com maior detalhe o processo de biodegradação da OTA pelas referidas estirpes e identificar quais as enzimas que estão associadas à sua biodegradação. Para atingir este objetivo utilizaram-se algumas ferramentas ioinformáticas (BLAST, CLUSTALX2, CLC Sequence Viewer 7, Finch TV), desenharam-se primers específicos e realizaram-se PCR específicos para os genes envolvidos. Através da utilização de ferramentas de bioinformática, foi possível identificar várias proteínas que pertencem à família das carboxipeptidases e que podem eventualmente participar no processo da degradação da OTA, tais como D-Ala-D-Ala carboxipeptidase serínica e carboxipeptidase membranar. Estas BAL podem desempenhar um papel importante na destoxificação da OTA, sendo as carboxipeptidases uma das enzimas envolvidas na sua biodegradação.

Degradação de ametrina em areia quartzosa com adição de solo rizosférico de cana-de-açúcar

Utilizando amostras de Areia Quartzosa esterilizada, não esterilizada e com adição de 10% de solo da rizosfera de cana-de-açúcar cultivada em campo, na presença e na ausência do herbicida ametrina, a biodegradação de 14C-ametrina foi avaliada juntamente com a quantidade de resíduos extraíveis, não-extraíveis e número de microrganismos presentes. A taxa de desprendimento de 14CO2 aumentou em 3,5 vezes, com adição de solo rizosférico de culturas previamente tratadas com o herbicida, em 1,7 vez, com a adição de solo de rizosfera de culturas não tratadas. A presença de metabólitos detectada por cromatografia de camada delgada revela a maior degradação nas amostras que tiveram a adição de solo rizosférico. A microbiota presente na rizosfera ocasionou maior mineralização do herbicida ametrina.

Mineralização e sorção de atrazina em latossolo roxo sob cultivo convencional e plantio direto

A atrazina, herbicida do grupo das s-triazinas, foi utilizada em experimentos de laboratório para estudos de mineralização e sorção em amostras de Latossolo Roxo sob cultivo convencional e plantio direto. Atrazina-14C marcada no anel de triazina foi adicionada às amostras de solos, sendo o 14CO2 produzido e os extratos de atrazina-14C do solo analisados por cintilação líquida. Os resultados mostraram taxas de mineralização de atrazina muito baixas, apresentando correlações significativas com os teores de carbono, nitrogênio total e frações húmicas do solo. A mineralização de atrazina decaiu em profundidade, e o Latossolo Roxo sob sistema plantio direto mostrou maior mineralização de atrazina em virtude dos maiores teores de carbono. Em contrapartida, a fase lag do plantio convencional foi mais curta, evidenciando maior adaptação microbiana nos solos sob manejo convencional, onde o herbicida é mais intensamente utilizado em pré-emergência. Com a adição de substratos orgânicos, houve aumento no processo de mineralização de atrazina. Verificou-se que a atrazina contém um componente rápido de sorção no Latossolo Roxo, em torno de duas horas, e um componente mais lento que se estabelece até 12 h. A matéria orgânica do solo foi o principal fator responsável pela sorção da atrazina (50% da atrazina adicionada) ao longo do tempo, enquanto os óxidos de ferro/alumínio e minerais de argila 1:1 não contribuíram, de forma significativa, para a sorção (5% da atrazina adicionada). Solos com baixo teor de matéria orgânica podem não reter atrazina em quantidades suficientes para evitar a contaminação subsuperficial, onde a molécula não pode ser mineralizada, trazendo riscos de contaminação do lençol freático.

Populações microbianas em solo agrícola sob aplicação de lodos de curtume

Resíduos gerados por curtumes são produtos potencialmente poluentes em várias regiões do Brasil, principalmente no Estado do Rio Grande do Sul. Uma das alternativas para a destinação final dos lodos resultantes do tratamento da água residuária dos curtumes é o descarte e reciclagem via solo. O presente trabalho foi realizado em casa de vegetação telada, com o objetivo de avaliar o efeito da adição de dois tipos de resíduos originados do tratamento primário de água residuária de curtume sobre as populações microbianas do solo. Foi utilizado um Argissolo distrófico arênico, com 10 % de argila, e típico da região de Estância Velha do Estado do Rio Grande do Sul, onde se concentram indústrias de curtume. Foram utilizados lodo de curtimento com Cr e lodo de curtimento com tanino, em dosagens correspondentes à aplicação de 15, 30 e 60 t ha-1, juntamente com tratamentos com esterco de curral bovino, com adubação mineral e controle. Foram determinados no solo os teores de Cr, C orgânico, pH e populações microbianas de bactérias, fungos e actinomicetos. A utilização agrícola de até 60 t ha-1 de lodo de curtimento com Cr e de até 30 t ha-1 de lodo de curtimento com tanino ocasionou aumento da eficiência do processo de biodegradação desses resíduos no solo. À exceção de lodo de curtimento com Cr para o grupo de fungos, a aplicação de ambos os tipos de lodos de curtume, de alguma forma, favoreceu o aumento das populações de bactérias, fungos e actinomicetos no solo. As populações de bactérias tiveram crescimento mais acentuado, quando comparado com o de populações de fungos e actinomicetos e apresentaram estreita relação com a quantidade de matéria orgânica no solo. Os lodos de curtume utilizados aumentaram os valores de pH, os teores de C orgânico e de Cr no solo. A aplicação dos lodos de curtume não diminuiu o processo de biodegradação em níveis abaixo daqueles encontrados no solo em seu estado natural.

Biorremediação de solo contaminado por isobutanol, Bis-2-etil-hexilftalato e Di-isodecilftalato

Embora os ftalatos sejam um dos poluentes mais frequentemente encontrados no meio ambiente, há escassez de dados na literatura sobre biorremediação de solos tropicais contaminados por esses compostos. Por esse motivo, este estudo avaliou a biorremediação de um solo contaminado com os plastificantes DEHP (Bis-2-etilhexilftalato), DIDP (Di-isodecilftalato) e álcool isobutílico, por uma indústria no Estado de São Paulo. A biorremediação ocorreu pela utilização de microrganismos presentes no solo e pela adição de inóculo adaptado em reator em fase de lama. O reator foi monitorado durante 120 dias, sendo corrigida apenas a umidade do solo. Os resultados indicaram que a biodegradação dos ftalatos seguiu uma cinética de primeira ordem e a biorremediação ocorreu na faixa de pH entre 7,4 e 8,4 e temperaturas entre 17 e 25 ºC, com eficiência de remoção de contaminantes acima de 70 %. Após 120 dias, o teor de DEHP estava abaixo de 4 mg kg-1, limite estipulado pela legislação brasileira para solo de uso residencial.

DECOMPOSIÇÃO DE LODO DE ESGOTO E COMPOSTO DE LODO DE ESGOTO EM NITOSSOLO HÁPLICO

RESUMO O uso agrícola de lodo de esgoto e derivados no Estado de São Paulo é regulamentado por norma federal e por norma paulista, que recomendam que esses materiais quando incorporados a solos agrícolas devem apresentar no mínimo 30 % de degradação do carbono total. Para observar as frações de degradação de um lodo de esgoto e de um composto, produzido a partir do mesmo lodo juntamente com poda de árvore urbana triturada, realizaram-se dois ensaios de biodegradação de C. As doses dos resíduos foram adicionadas em frascos contendo 500 g de solo coletado na profundidade de 0,00-0,20 m de um Nitossolo Háplico Álico textura argilosa. No ensaio I, as doses de lodo (L) e composto (C) utilizadas consideraram percentuais da necessidade em N para a cultura da cana-de-açúcar, e expressas em Mg ha-1 de resíduo (base úmida): L1 21,2 (100 %); L2 42,4 (200 %); C1 69,4 (50 %); C2 138,9 (100 %); e C3 277,8 (200 %). O ensaio II foi realizado apenas com o lodo de esgoto, utilizando-se doses 5, 10, 15 e 20 vezes maiores que aquelas recomendadas no ensaio I: L3 120; L4 240; L5 360; e L6 480, simulando sucessivas aplicações do resíduo no solo. O C-CO2liberado foi quantificado por meio da medida de condutividade elétrica. O lodo de esgoto no ensaio I apresentou menores frações de degradação quando comparado ao composto orgânico, mas a taxa de decomposição do composto foi menor, provavelmente pela presença de substâncias recalcitrantes resultantes do processo de humificação. A fração de degradação dos resíduos no solo atingiu valor próximo a 30 % apenas para a dose de lodo de esgoto 20 vezes superior à dose exigida pela cultura, e assim não poderiam ser utilizados em solos agrícolas argilosos. Observou-se a necessidade de revisão desse valor adotado pela legislação paulista de uso de resíduos orgânicos em solos.

Degradação e sorção de ametrina em dois solos com aplicação de vinhaça

Este trabalho teve o objetivo de avaliar os efeitos da adição de vinhaça nos processos de degradação e sorção do herbicida ametrina em solos das classes Terra Roxa Estruturada (TR) e Latossolo Vermelho-Amarelo (LV). No estudo da degradação foi instalado um experimento, em delineamento inteiramente casualizado arranjado em fatorial 2 (solos) x 3 (doses de vinhaça: 0, 100 e 200 m³ ha-1), que foi conduzido por 120 dias. A mineralização foi avaliada por radiorrespirometria. Após os 120 dias, o herbicida foi extraído do solo e detectado em "radio-scanner". Paralelamente, foi conduzido um ensaio para avaliação do efeito das doses de vinhaça juntamente com a ametrina na atividade microbiana, pH e C orgânico do solo. O experimento de sorção foi realizado com os mesmos tratamentos empregados no estudo de degradação, utilizando-se cinco concentrações do herbicida. A degradação da ametrina foi maior na presença de 100 m³ ha-1 de vinhaça. A adição do resíduo contribuiu para o aumento da atividade microbiana e do pH. A ametrina foi pouco sorvida nos dois solos, não apresentando influência da adição da vinhaça.

Respiração microbiana do solo sob doses de glyphosate e de imazapyr

A degradação microbiana dos herbicidas no solo é influenciada por diversos fatores, dentre esses as características físicas e químicas do solo e da própria molécula, que agem continuamente determinando a sua magnitude. Em razão da grande variabilidade de respostas apresentadas por essas moléculas no solo e das poucas informações sobre o seu comportamento em ambientes tropicais, no que diz respeito a sua degradação, é que foi realizada uma série de experimentos, em laboratório, objetivando verificar a resposta da atividade microbiana do solo, pelo método da evolução do CO2 do solo, sob doses crescentes do glyphosate e do imazapyr (0; 4; 8 e 12 L ha-1 do produto comercial Roundup S.Aq.C. e Arsenal 250 S.Aq.C., respectivamente), em solos de diferentes texturas e composição química, sob três conteúdos de umidade (40, 70 e 100% do equivalente de umidade). Os resultados obtidos permitiram concluir que: a) a microbiota do solo é capaz de utilizar o glyphosate e o imazapyr como fontes de carbono; b) a umidade do solo influencia a capacidade de os microrganismos degradarem o glyphosate e o imazapyr; c) a umidade de 40%, nos solos avaliados, proporcionou as menores respostas da atividade dos microrganismos, independentemente das doses dos herbicidas; e d) o efeito das doses do imazapyr sobre a atividade microbiana do solo é influenciado pelas características físicas e químicas dos solos.

Exsudação radicular do glyphosate por Brachiaria decumbens e seus efeitos em plantas de eucalipto e na respiração microbiana do solo

Este trabalho teve como objetivos: avaliar a exsudação radicular por Brachiaria decumbens e seus efeitos sobre plantas de eucalipto cultivadas em solo e em solução nutritiva; e quantificar a respiração microbiana no solo em diferentes manejos com o herbicida glyphosate. Vasos com 8,0 L de solução nutritiva, contendo cinco perfurações na tampa, receberam uma muda de Eucalyptus grandis e quatro mudas de Brachiaria decumbens. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados com seis repetições, sendo cada vaso considerado como parcela experimental. As plantas de eucalipto e braquiária permaneceram em consórcio na solução hidropônica por 30 dias, sendo as plantas de braquiária podadas aos 15 dias após o transplante, visando estimular o perfilhamento. Após esse período foram aplicados os tratamentos correspondentes a 0, 720, 1.440, 2.160 e 2.880 g e.a. ha-1 de glyphosate sobre as plantas de braquiária. No experimento em solo, mudas de E. grandis foram plantadas em 72 vasos de 10 L, 36 contendo solo arenoso e 36 solo argiloso. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados com seis repetições, montado em esquema fatorial 2 x 6 (dois tipos de solo e seis combinações de manejo). Após o plantio das mudas de eucalipto, 48 vasos (24 de cada solo) receberam cinco mudas por vaso de Brachiaria decumbens, sendo estas cultivadas em consórcio com a muda de eucalipto. O restante dos vasos de eucalipto foi cultivado em monocultivo. Os tratamentos testados foram: 1 - eucalipto consorciado com braquiária (testemunha); 2 - eucalipto sem braquiária + 1.440 g e.a. ha-1 de glyphosate aplicado no solo; 3- eucalipto com braquiária cortada após pulverização com 1.440 g e.a. ha-1 de glyphosate; 4, 5 e 6 - eucalipto consorciado com braquiária pulverizada respectivamente com 720, 1.440 e 2.880 g e.a. ha-1 de glyphosate. A aplicação foi feita sobre as plantas de braquiária nos tratamentos 4, 5 e 6, protegendo a planta de eucalipto do contato com o herbicida. O tratamento 2 recebeu a aplicação do glyphosate diretamente no solo. No tratamento 3, os vasos de eucalipto receberam a parte aérea de plantas de braquiária cortadas, sete dias após estas terem sido pulverizadas com 1.440 g e.a. ha-1 de glyphosate. Nos dois ensaios houve controle acima de 95% da gramínea por todas as doses testadas, não sendo verificados sintomas de toxidez nas plantas de eucalipto. A atividade microbiana foi maior no solo arenoso, principalmente com o aumento das doses de glyphosate aplicadas nas plantas de braquiária.