Marcos Yassuo Kamogawa.

Introdução das engenharias no ensino Médio

Desde 1994, o CEPARA promove atividades de tratamento de resíduos orgânicos através de diferentes técnicas de compostagem. As atuações do grupo induziram a práticas sustentáveis no campus ?Luiz de Queiroz? em parceria com o USP Recicla refletidas até os dias atuais. Á vista disso, em grande parte da universidade é feita a segregação de resíduos para fins de compostagem. Ademais, ainda é realizada a destinação de folhas de varrição para o grupo por funcionários, e de dejetos dos animais presentes no Departamento de Zootecnia da ESALQ.

Apesar das técnicas instrumentais modernas possibilitarem a determinação multielementar e simultânea em baixas concentrações (e.g., < g kg-1), em tempos inferiores a 1 min, a conversão da amostra sólida em uma solução representativa pode levar de 5 min a 48 h, dependendo da complexidade da matriz. Existe um consenso de que as etapas de preparo de amostras são responsáveis pelo maior custo e constituem a maior fonte de erros na sequência analítica. De modo geral, materiais orgânicos e inorgânicos são decompostos (ou digeridos) na presença de ácidos minerais oxidantes, sob aquecimento, em sistemas abertos ou fechados. Recentemente, foi proposto um sistema de digestão em frascos fechados com aquecimento condutivo (DFFAC), cuja viabilidade já foi comprovada para a decomposição de amostras orgânicas como tecidos vegetais, animais e alimentos. Esse sistema é prático e combina a simplicidade dos blocos de digestão com as vantagens inerentes aos sistemas fechados. No entanto, ainda são necessárias melhorias na última versão do equipamento protótipo. O objetivo deste projeto é o aprimoramento de um novo digestor de amostras que utiliza DFFAC, visando ao aumento da eficiência, simplicidade e segurança operacional. Os desafios técnicos e científicos a serem superados incluem o aperfeiçoamento do frasco e do gabinete de digestão. Os avanços obtidos até o momento demonstram que o equipamento com DFFAC é uma alternativa viável para o preparo de amostras visando à análise elementar, o que o torna bastante competitivo no mercado. Além disso, o incremento tecnológico a ser alcançado ao final deste projeto certamente aumentará o potencial de venda do equipamento. Os resultados a serem gerados neste projeto deverão orientar a produção de equipamentos em escala industrial, visando atender o mercado de preparo de amostras para análise elementar, principalmente nos segmentos agronômicos e de alimentos. O equipamento proposto deverá ocupar parte do mercado de blocos digestores e parte do mercado de sistemas com micro-ondas. Em muitos laboratórios, deverá substituir os blocos digestores que já são usados em rotina. (AU)

Projeto PIPE - Vert Pesquisa e Desenvolvimento Experimental em Ciências Físicas e Naturais Ltda./VERT

Os métodos tradicionais de amostragem e análise química da fertilidade do solo não avaliam diretamente a influência de parâmetros importantes para a nutrição das plantas como: a capacidade de retenção de água, irradiação solar, atividade microbiológica, fenômenos de transporte, estrutura física, condutividade hidráulica, difusão de íons e outros. Estratégias de amostragem/extração in situ da solução do solo, afigura-se como uma alternativa promissora à amostragem tradicional. Esses dispositivos são introduzidos no solo e submetidos aos mesmos fatores ambientais que as plantas, tornando mais próxima à correlação de acúmulo na planta e resultados da análise química. Com o objetivo de desenvolver e avaliar estratégias de amostragem in situ da solução do solo, visando simplicidade na amostragem e análise química, baixo custo, versatilidade e robustez, e principalmente correlação com a nutrição das plantas, este projeto pretende desenvolver e avaliar três dispositivos, baseados em: i) absorção da solução de solo por capilaridade em papel, ii) princípio da troca iônica em resina e iii) difusão de íons em filmes finos por gradientes de concentração (DGT). Os dispositivos serão introduzidos no solo, absorvendo os nutrientes e estabelecendo um equilíbrio de concentrações em função do tempo. Os dispositivos serão conduzidos ao laboratório e os macros e micronutrientes serão extraídos e quantificados por espectrofotometria de absorção atômica, espectrofotometria de absorção molecular e sistema de análise em fluxo. Os três dispositivos fornecerão informações complementares, no qual, o papel permitirá avaliar os nutrientes na solução de solo (fração solúvel), a resina, os nutrientes na fração solúvel e fração lábil (complexo de troca) e o baseado em DGT, permitirão inferir sobre espécies químicas na solução de solo. Experimentos visando avaliar a influência de fatores como: temperatura, capacidade de retenção de água, difusão dos íons no solo e fluxo de massa serão realizados. O

Os resíduos da construção civil, classificados como resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, são constituídos principalmente por solos provenientes de terraplanagem, componentes cerâmicos (tijolos, blocos, etc.), argamassa, concreto e outros. Estes resíduos quando triturados produzem agregados de composição química semelhantes à de solos, diferenciando-se na ausência/deficiência de nutrientes essenciais às plantas e nas características físicas e químicas, tais como granulometria, densidade, pH, capacidade de retenção de água e íons. Entretanto, a seleção granulométrica através de processos de moagem e peneiramento; a adição de fertilizantes; matéria orgânica e o ajuste do pH podem permitir a utilização deste resíduo como substrato de gramíneas e plantas ornamentais em parques e jardins. Para esta aplicação será necessário investigar a composição físico-química dos agregados, determinando os teores totais e disponíveis dos elementos inorgânicos essenciais e tóxicos; realizar testes de desempenho agronômico com a grama esmeralda (Zoysia japônica), avaliando parâmetros de produtividade, toxidez e extração de nutrientes. Os experimentos serão conduzidos a partir de um planejamento experimental, o qual contemplará como variáveis o teor de matéria orgânica, o pH, a granulometria dos agregados e a presença de gesso proveniente da construção civil. Experimentos de lixiviação avaliarão possíveis riscos ambientais, monitorando as espécies e as concentrações solubilizadas, a condutividade elétrica, a salinidade, o pH e a toxidez através de Bioensaios. Os resultados permitirão inferir sobre a viabilidade do uso do agregado como substrato para plantas; a viabilidade econômica e possíveis efeitos ao meio ambiente.

Desenvolvimento de procedimento de recuperação e reciclagem de cádmio em efluentes industriais.

No processo de extração do alumínio pelo processo Bayer, um resíduo de cor vermelha e alcalino é produzido, sendo este denominado Lama vermelha. Cerca de um milhão de tonelada deste resíduos são produzidos por ano e depositados em aterros industriais. O objetivo deste projeto é avaliar a aplicação deste resíduo alcalino em: 1) Adsorção/precipitação de metais pesados; 2) degradação de compostos orgânicos por processos oxidativos avançados; 3) catalisador no processo de digestão anaeróbia com supressão de sulfetos voláteis.

Água de boa qualidade e isenta de íons é de fundamental importância para os laboratórios de química. O procedimento mais utilizado nos laboratórios para a purificação é a destilação, seguida de desionização em coluna contendo resinas adsorvedoras. Entretanto o processo de destilação tem sido criticado pelo grande consumo de água empregado e o gasto em energia elétrica pelo aquecimento empregando resistências. Esta proposta propõe uma alternativa econômica e acessível para a produção de água purificada empregando fontes alternativas de aquecimento como a energia solar e a radiação microondas. No foco ambiental, de reduzir o consumo de água e energia elétrica é proposto uma configuração em que o resfriamento por água corrente é substituído por um sistema de serpentina resfriada a gás e o aquecimento realizado por radiação solar capturado por coletores de alumínio e vidro. Serão estudados diferentes configurações de condensadores, para realizar a destilação a baixo do ponto de ebulição. Uma outra alternativa avaliada será o emprego da radiação microondas combinado ao aquecimento solar para promover a destilação. Em ambos protótipos, parâmetros como condutividade, concentração de elementos como Ca, Mg, Fe, Cl, NH3, Na e K serão determinados para certificar a qualidade da destilação. A viabilidade econômica e operacional do sistema proposto será avaliada, permitindo estipular parâmetros comerciais de produção e o subseqüente reflexo no meio ambiente.

O objetivo desta proposta é o desenvolvimento de um sistema de preparo de amostra simples e de baixo custo que permita decompor eficientemente amostras orgânicas ou biológicas provenientes da agroindústria. O sistema será constituído por uma unidade de aquecimento resistivo que permitirá além da decomposição das amostras a realização de estudos com espécies voláteis, organometálicos, pirólise e procedimentos de pré-concentração. Para tanto serão focalizados os seguintes objetivos específicos: i) Construção e avaliação do sistema de aquecimento; ii) Implementação e avaliação do sistema de controle das válvulas solenóides e bomba peristáltica; iii) Otimização das condições de aquecimento e captura de voláteis; iv) Avaliação da precisão e exatidão do tratamento da amostra através de técnica comparativa e material de referência certificado; v) Aplicação em amostras agroindustriais (sementes oleaginosas, óleo lubrificante, tecido animal e vegetal); vi) Desenvolvimento de estudos de pré-concentração empregando o conceito de destilação sub-ebulição; vii) Desenvolvimento de estudos de perda de elementos metálicos voláteis, ligados ou não a compostos orgânicos

O crescente emprego de imagens digitais em trabalhos científicos, está relacionado a rápida evolução da eletrônica, o desenvolvimento de programas dedicados a análise de imagens e os baixos custos envolvidos. A combinação da aquisição da imagem digital com o estudo das cores digitalizadas, surge como alternativa quantitativa para procedimentos que envolvam reações químicas com mudança de cor. A evolução da informática também proporcionou a criação de programas matemáticos de alto desempenho que facilitaram a interpretação e manipulação das imagens, que associados a ferramentas estatísticas permitem correlacionar as informações armazenadas digitalmente as propriedades físico-químicas de uma amostra. O armazenamento da informação (cores, formas e intensidade) pode ser realizado de diferentes formas, porém um dos padrões mais comum é o RGB. Este padrão permite a quantificação de três cores primarias (R = vermelho, G = verde e B = azul) que combinadas formam todas as cores do espectro visível. De modo análogo a espectrofotometria de absorção molecular é possível empregar as informações de cor das imagens digitais para qualificar ou quantificar as propriedades de absorção de cor dos compostos cromóforos. Este projeto propõe realizar medidas qualitativas e/ou quantitativas de reações químicas, que gerem cores na região do visível do espectro eletromagnético, empregando imagens digitalizadas por um scanner de mesa comum. Para tanto analitos como ácido ascórbico, ferro e nitrogênio em amostras alimentícias, ambientais e agronômicas, serão estudados quanto ao desempenho analítico e os resultados comparados a procedimentos convencionais de análise.