Impulsionados pelo crescente aumento no consumo de energia e pela pressão às fontes de combustíveis fósseis causada por este aumento, vem crescendo também o interesse por culturas bioenergéticas, buscando substituir, pelo menos em parte, a matriz energética mundial por uma mais sustentável. Dentre as várias opções de oleaginosas disponíveis, tem se apresentado o pinhão-manso (Jatropha curcas L.) como uma planta promissora na produção de biocombustíveis, apesar da baixa disponibilidade de informação sobre esta planta como cultura comercial. Juntamente com esse aumento de interesse nas culturas destinadas a produção de energia, vem aumentando também, o interesse em métodos de análises multicritérios, que seja capaz de apresentar indicativos não só econômicos, mas também de sustentabilidade. Neste contexto, a análise dos fluxos de energia vem sendo muito utilizado para avaliar e comparar diferentes sistemas de produção, quanto ao seu balanço de energia, ou seja, a entrada e saída de energia de um sistema. Realizou-se, portanto, um estudo dos componentes de produção da cultura do pinhão-manso, em seis áreas de produção no estado de São Paulo, onde se determinou a demanda de energia do sistema de produção na condição de sequeiro, e o efeito da inclusão da irrigação via gotejamento e pivô central neste sistema. Na condição de sequeiro, o ponto de equilíbrio entre a incorporação e produção de energia, foi atingido com as produtividades de 1,5 Mg ha-1 ano-1, sem considerar o aproveitamento dos resíduos e 1,3 Mg ha-1 ano-1 se estes forem aproveitados na cogeração. O fator que mais influenciou a incorporação de energia foi a utilização intensiva de insumos como fertilizantes e agroquímicos para controle de pragas e doenças, representando cerca de 65% do total de energia incorporada no sistema de produção de sequeiro. Para a condição de irrigação avaliada, as produtividades mínimas para se iniciar a viabilidade energética foram de 4,27 e 3,60 Mg ha-1 ano-1 respectivamente, para irrigação via pivô central e gotejamento, sem o aproveitamento dos resíduos na cogeração de energia e de 3,88 e 3,27 Mg ha-1 ano-1 quando se considera os resíduos na avaliação. O consumo direto de energia na pressurização do sistema foi o fator de maior influência na incorporação total do sistema de produção irrigado, representando em média 55%. / The increase in the energy consumption and the pressure on the fossil fuel sources have increased the interest in the bioenergy crops, in order to have more sustainable options in the world energy matrix. Among the oilseeds available, Jatropha curcas L. is taken as a promising oil provider to biofuel production. As the interest in bioenergy crops increases, the interest in advanced analysis methods also increases, being able to evaluate the production systems not only economically, but also regarding sustainability. In this context, the analysis of energy flows has been widely used to evaluate and to compare different production systems, determining its input and output energy flows. A study about the inputs required to produce Jatropha in six areas in the state of São Paulo was done. It was determined the energy demand of the production system in dryland condition, and also the effect of drip and center pivot irrigation. In dryland conditions, the feasibility breakeven point between input and output was achieved with yields of 1.5 Mg ha-1 yr-1, without waste recovery and of 1.3 Mg ha-1 yr-1 if wastes are utilized in cogeneration. The factor that most influenced the energy embodiment was the intensive use of inputs such as fertilizers and pesticides, which accounted about 65% of the total embodied energy in the dryland systems. With irrigation, minimum yields to achieve the energy feasibility were 4.27 and 3.60 Mg ha-1 yr-1 respectively, for center pivot and drip, without using wastes in the energy cogeneration and 3.88 and 3.27 Mg ha-1 yr-1 when considering wastes in the evaluation. The direct energy consumption in the pressurization system was the most important factor in the irrigated production system, representing 55% on average.

O objetivo geral desta pesquisa foi avaliar o metabolismo e a resposta imune celular no sangue de vacas leiteiras no período de transição. Foram utilizadas 13 vacas Holandesas, de 2ª a 4ª parição, avaliadas nas semanas M-2, M-1 (pré-parto), M0 (dia da parição), M1, M2 e M3 (pós-parto). Foram realizadas análises das seguintes variáveis: produção leiteira, escore de condição corporal (ECC), mensuração sérica do beta-hidroxibutirato (BHB), ácidos graxos não esterificados (NEFA), IGF-1 (Fator de Crescimento Semelhante à Insulina Tipo 1), glicose (GLIC), colesterol (COL), triglicerídeos, proteína total (PT), albumina (ALB), globulina (GLOB), AST (Aspartato transaminase), GGT (Gamaglutamiltransferase) e cálcio total e cálcio ionizável. Além disso, a resposta imune celular das vacas forma avaliadas pelas interpretações do leucograma e imunofenotipagem dos linfócitos. Foram encontradas medianas do ECC equivalentes a 4,0; 3,8; 3,5; 3,0; 3,5 e 3,5 dos momentos M-2 ao M3. Em relação aos indicadores energéticos, observou-se aumento da concentração de NEFA e BHB no parto e pós-parto, ao contrário, os teores de triglicerídeos, colesterol e IGF- 1 diminuíram. Além disso, foi possível observar concentração máxima de glicose no momento da parição. Em relação ao metabolismo proteico e hepático, observam-se menores concentrações de proteína total e globulina no momento do parto; os teores de albumina diminuíram no pós-parto. A atividade sérica da AST aumentou a partir da parição, porém não foi possível detectar variações para a GGT. As concentrações de cálcio sério total e ionizado foram menores a partir da parição. A análise do leucograma das vacas no período de transição revelou leucocitose por linfocitose no momento do parto, apesar de não ter sido observada variações no número absoluto e relativo dos linfócitos durante o período de transição, foi possível observar que os linfócitos sanguíneos apresentaram-se elevados durante todo o período de estudo. O aumento no número de linfócitos decorreu da elevação dos linfócitos B (CD21+). A partir desse resultado realizou-se exame sorológico para o vírus da Leucose Enzootica Bovina, detectando 12/13 (92,30%) vacas soropositivas. O linfócito T (CD3+) e suas subpopulções auxiliar (CD3+CD4+) e citotóxica (CD3+CD8+) apresentaram ligeiras oscilações durante o período de estudo. Com base nos resultados obtidos pode-se concluir que: a) As vacas Holandesas apresentaram variações nos parâmetros do perfil energético indicadoras de balanço energético negativo e mobilização lipídica, caracterizados especialmente pela diminuição do ECC e elevações nos teores séricos de NEFA e BHB; b) os teores de PT e GLOB apresentaram variações em decorrência da colostrogênese e infecções uterinas pós-parto. A albumina apresentou diminuição no pós-parto, decorrente do aumento da demanda nutricional para a produção de leite e uso de aminoácidos como precursor energético no processo de gliconeogênese; c) os valores de IGF-I apresentaram acentuada redução no momento do parto, sinalizando para mobilização lipídica e desacoplamento do eixo somatotrópico a partir da parição; d) as vacas apresentaram hipocalcemia, especialmente na parição e primeira semana pós-parto; e) a infecção pelo Vírus da Leucose Enzoótica Bovina influenciou na resposta imune observada no período de transição, caracterizada por linfocitose e aumento da população de linfócitos B (CD21+). / The general aim of this research was to evaluate the metabolism and cellular immune response in blood of dairy cows in transition period. Was evaluated 13 Holstein cows, from 2nd to 4th parturitions in the weeks M-2, M-1 (pre-partum), M0 (parturition day), M1, M2 and M3 (post-partum). Paremeter analysis were performed: milk production, body condition score (BCS), beta-hydroxybutyrate (BHB), nonesterified fatty acids (NEFA), IGF-1 (growth factor Insulin-like similar to insulin type 1), glucose (GLUC), cholesterol (CHOL), triglycerides, total protein (TP), albumin, globulin (GLOB), AST (aspartate transaminase), GGT (gamma-glutamyl transferase), total calcium and ionized calcium. Furthermore, cows cellular immune response was evaluated by WBC and lymphocyte immunophenotyping. Was find for BCS median 4.0; 3.8; 3.5; 3.0; 3.5 and 3.5 between the moments M-2 to M3. Regarding to energy indicators, an increase of NEFA and BHB in parturition and postpartum was observed, in contrast, the values of triglycerides, cholesterol and IGF-1 decreased. Moreover, it was possible to obtain maximum glucose concentration at parturition time. Regarding to protein and hepatic metabolic was find lower values of total protein and globulin was observed in pre-partum and parturition in relation to postpartum; values of albumin decreased in post-partum. The Aspartate aminotransferase activity increased from calving, but it was not possible to detect GGT variations. The concentration of total and ionized calcium serum were lower from calving. The analysis of cows leukogram in the transition period revealed leukocytosis by lymphocytosis at delivery, although no variation in the absolute and relative number of lymphocytes was observed during the transition period. The increase of lymphocytes number occurred due to the increase of B lymphocytes (CD21 +). From this result, serological test for the Enzootic Bovine Leukosis Virus was developed, detecting 12/13 (92,30%) of seropositive cows. T lymphocytes (CD3 +) and subpopulations T helper (CD3+ CD4+) and T cytotoxic (CD3+ CD8+) showed slight fluctuations during period. Based on the results, we can conclude the following: a) Holstein cows showed variations in the parameters of the energy profile indicator of negative energy balance and lipid mobilization, characterized especially by the decreasing of BCS and elevations in serum NEFA and BHB; b) the levels of TP and GLOB showed variations due to colostrogenesis and postpartum uterine infections. The albumin decreased in postpartum, due to increased nutrient requeriment for milk production and use of amino acids as energy precursor in the gluconeogenesis; c) the amounts of IGF-I showed significant reduction at delivery, signaling lipid mobilization and uncoupling of the somatotropic axis after calving; d) cows showed hypocalcemia, especially in calving and first week post-partum; e) Infection with Enzootic Bovine Leukosis Virus influenced the immune response observed in the transition period, characterized by lymphocytosis and the increase of B lymphocytes (CD21 +) population.

A leptina é um hormônio essencial para o controle do balanço energético em adultos, por meio de sua ação em populações específicas de neurônios que expressam o receptor de leptina (Lepr). Atualmente, a obesidade e o sobrepeso constituem a quinta causa de morte no mundo, e no Brasil, pela primeira vez, mais da metade da população tem sobrepeso ou obesidade. A maioria dos obesos apresenta resistência à ação da leptina. Porém, alguns estudos sugerem que no período neonatal e infância a leptina possui funções fisiológicas distintas das observadas em adultos, relacionadas com o desenvolvimento neuronal. Por exemplo, peso excessivo no nascimento ou obesidade infantil está relacionado com alta incidência futura de doenças metabólicas. Nesses casos, é possível que a função da leptina durante o desenvolvimento esteja alterada, representando um dos possíveis mecanismos do chamado fetal programming. O objetivo desse estudo é compreender melhor as funções da leptina durante o desenvolvimento e as consequências no adulto da sua ausência neste período. Geramos e validamos camundongos geneticamente modificados com o sistema Cre-LoxP induzível por tamoxifeno. Para tanto, utilizamos camundongos Ubiquitina-C-CreERT2 que apresentam atividade da enzima Cre Recombinase em todas as células do corpo mediante o tratamento com tamoxifeno. Este camundongo foi acasalado com outro que apresenta um bloqueador de transcrição, flanqueado por sítios LoxP, downstream o gene Lepr. O resultado desse cruzamento é um animal deficiente do Lepr (LepRNull), porém até ser tratado com tamoxifeno. Animais adultos tratados com tamoxifeno recuperaram algumas funções fisiológicas em comparação com os controles magros, mas outras permaneceram total ou parcialmente alteradas. No balanço energético, recuperaram o consumo alimentar e reverteram do fenótipo obeso, porém permaneceram mais pesados que os controles magros e com menor gasto energético basal e atividade locomotora voluntária. A adiposidade diminuiu significativamente, mas não foi completamente restaurada. Apresentaram melhor tolerância à glicose que os controles magros, menor sensibilidade à insulina e maior insulinemia. As projeções hipotalâmicas através das quais a leptina regula o metabolismo energético estão diminuídas no grupo LepRNull e foram completamente restauradas nos animais reativados, os quais também recuperaram a capacidade de responder agudamente à leptina. A falta de leptina no desenvolvimento levou os animais LepRNull a terem menor massa encefálica, sendo este parâmetro parcialmente revertido após a reativação. A reativação do Lepr antes do fenótipo de obesidade preveniu as alterações na homeostase glicêmica, porém os animais Ubi-LepRNull ainda tiveram menor gasto energético basal, menor massa encefálica e maior adiposidade. Esses resultados sugerem que a sinalização de leptina durante o crescimento de camundongos é fundamental para o desenvolvimento normal de parâmetros metabólicos e neurológicos, indicando que esses parâmetros podem estar sujeitos à programação metabólica. / Leptin is an essential hormone for energy balance control in adults, through its action on specific neural populations that express its receptor (Lepr). Currently, obesity and overweight constitute the fifth cause of death worldwide and in Brazil, for the first time more than half of its population is overweight. A common feature in obese people is leptin resistance. However, some studies suggest that during neonatal and infancy periods leptin has physiological effects different than those observed in adults, related to neuronal development. For example, excessive weight at birth or childhood obesity is related to higher incidence of metabolic disorders in the future. In these cases, leptins functions in early life might be altered, representing a possible mechanism of fetal programming. The objective of this study is to better understand the functions of leptin during development as well as the long-term consequences of its absence in early life. For this, a LoxP-flanked transcription-blocking cassette was inserted in the Lepr gene to generate mice null for the Lepr. They were bred with animals expressing Cre-ERT2 fusion protein under the human ubiquitin C promoter sequence. Consequently, tamoxifen injections can induce Cre Recombinase activity and restore Lepr gene expression in adult or young Ubi-LepRNull mice. Adult mice treated with tamoxifen recover some physiological functions but others seem to partially recovered or not recovered at all. They recovered food intake and reversed the obese phenotype, but remained heavier, with lower energy expenditure and locomotor activity than lean controls. Adiposity and leptinemia were improved but not restored. Their glycemic control remained altered as well as the reproduction axis in females and males. Brain mass was reduced in obese mice and partially recovered after Lepr reactivation. Reactivation before weaning prevented the obese phenotype and restored glycemic control; however energy expenditure, leptinemia and brain mass remained altered. These results strongly suggest that leptin signaling in early life is fundamental for the development of metabolic and neurological parameters and that metabolic programming might influence those parameters.

Resumo: O trabalho de análise do uso de materiais alternativos no Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão estabelece uma taxa de substituição de cada material alternativo, plástico e pneu, em relação ao uso exclusivo do carvão mineral injetado no Alto Forno através das ventaneiras. A taxa de utilização de plástico e pneu é avaliada considerando o aporte de energia e dos agentes necessários para a reação química de redução do minério de ferro em ferro metálico. No presente trabalho são elaborados os balanços de massa e de energia de acordo com a configuração operacional vigente no segundo semestre de 2009 para o Alto Forno 1 e com os dados de produção do mês de julho de 2009. O resultado mostra a viabilidade técnica do uso de plástico ou pneu e estabelece as condições de uso de cada um em relação à quantidade, tipo e granulometria. A substituição energética decorrente do uso de plástico e pneu estabelece uma forma de aplicação segura e controlada deste resíduo, além de agregar valor a estes materiais normalmente descartados pela sociedade. Contribui também para amenizar os impactos ambientais decorrentes da falta de uma destinação regulamentada e eficaz para plásticos descartados e pneus inservíveis / Abstract: The study of alternative fuel materials in the Blast Furnace 1 of ArcelorMittal Tubarão, establishes a rate of each material analyzed, waste plastics packaging and waste tires, in order to replace part of the pulverized coal that is usually injected in to the Blast Furnace through the tuyeres. The injection rate of waste plastic packaging and waste tires is analyzed considering the energy input and the necessary elements for the iron ore reduction chemical reaction. The mass and energy balance is done according to the operational configuration of the Blast Furnace 1 in the second semester of 2009 and operation data from July of 2009. The result of the study shows technical viability to use waste plastics packaging and waste tires and establish requirements for the injection, such as flow rate and particles size. The alternative energy provided from these waste materials builds a safety and controlled way to reach the best utilization for each one. Moreover, the environmental impact can be reduced due to its disposal is normally done in outdoor areas / Orientador: José Antonio Perrella Balestieri / Coorientador: João Andrade de Carvalho Junior / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Ricardo Dias Martins de Carvalho / Mestre

A produção brasileira de frangos de corte evidenciou-se com o sistema de produção integrada, ao elevar a eficiência e a qualidade na conversão de proteína animal. Contudo, devido à rápida evolução tecnológica com crescente demanda energética e a diversificação dos sistemas de produção em diferentes microclimas, elucidar os processos de conversão de massa e energia tornou-se uma tarefa desafiadora neste sistema de produção. Constantemente, pesquisadores, produtores e agroindústria buscam processos mais rentáveis, reduzindo a demanda em mão de obra e o impacto ambiental. No entanto, nunca foi feita uma avaliação integrada do sistema produtivo de frangos de corte, considerando-se os aspectos quantitativos, energéticos e ambientais. Deste modo, o objetivo deste trabalho é promover um detalhado balanço de massa e energia, além de avaliar por meio da análise exergética, a qualidade das conversões de energia no processo produtivo de frangos de corte. Com o levantamento de insumos, produtos e rejeitos diretos, vinculados ao ciclo de produção, foram quantificadas as vazões mássicas para os diferentes processos do ciclo e, aplicando-se a avaliação exergética, obteve-se um diagnóstico completo da quantidade e qualidade energética envolvidas. Considerando o cenário adotado, em termos mássicos, as maiores demandas identificadas para os insumos foram a água (69,2%) e a ração (24,9%). Na saída do processo, os Gases de Efeito Estufa (GEE)/particulados extraídos através da ventilação (39,4%), os gases de combustão da lenha (25,6%) e a cama (14,2%) formam os principais rejeitos. A massa de frangos representa 20% das saídas. Foi identificado que a relação entre o consumo de água e ração é função da temperatura. Em termos energéticos, as maiores contribuições identificadas para os insumos foram a ração (77,7%) acompanhada do material absorvente (9,7%) e da lenha (9,6%). Na saída do processo lideram as energias associadas aos frangos (33,2%) e da cama gerada (32,1%). O rendimento energético obtido para galpões convencionais foi de 27%. Os processos que mais destroem exergia dentro do ciclo produtivo são a formação da cama de frangos a partir das excretas (51,5% em convencionais e 48,2% em climatizados) e a combustão da lenha para aquecimento (21,9% em convencionais e 20,5% em climatizados). Além disso, foi estimado o rendimento de Segunda Lei para o ciclo próximo de 26%. Foram introduzidos os índices energético e exergético de produção permitindo a comparação entre diferentes sistemas. Como principal resíduo, a cama de frangos gerada no ciclo, quando reutilizada como insumo para aquecimento do próprio aviário na forma de briquetes, pode elevar as eficiências. Comparando-se as demandas médias para as duas formas de aquecimento, foi constatado que o uso do GLP é mais favorável ao ambiente se comparado à lenha, devido à forma direta de transferência de calor aos frangos. É aconselhável, em dias quentes, elevar a velocidade do ar, utilizando o resfriamento evaporativo somente em casos de elevada temperatura ambiente, pois a introdução de água eleva a exergia dissipada no ciclo. / Brazilian production of broilers has been highlighted with the implantation of the integrated production system, which improved the efficiency and quality in animal protein conversion. However, due to the rapid technological evolution with the increasing energy demand and the diversification of production systems in different microclimates, elucidating mass and energy conversion processes has become a challenging task regarding this production system. Constantly, researchers, producers and agribusiness look for more profitable processes, reducing the labour demand and environmental impact. However, an integrated evaluation of the productive system of broilers, considering the quantitative, energy and environmental aspects has never been carried out. Thus, this study aims at promoting a detailed mass and energy balance and to evaluate the quality of the energy conversions in the productive process of broilers by means of exergy analysis. With the survey of inputs, products and direct wastes, linked to the production cycle, the mass flow rates for the different processes of the cycle were quantified and a complete diagnosis of the quantity and quality energetic involved was obtained applying the exergy evaluation. Considering the scenario adopted, in mass terms, the greatest demands identified for the inputs were water (69.2%) and feed (24.9%). At the exit of the process, the greenhouse gases/dust extracted through ventilation (39.4%), the firewood combustion gases (25.6%) and the litter poultry generated (14.2%) are the main outputs. The broilers mass was quantified in 20%. The relation between water and feed consumption has shown to be the temperature. Regarding energy, the largest contribution identified for the inputs was feed (77.7%) followed by the absorbent (9.7%) and firewood (9.6%). At the exit of the process lead the energy associated with the broilers (33.2%) and the poultry litter generated (32.1%). The energy performance obtained for conventional shed was 27%. The processes of the largest exergy destroyed within the productive cycle are the litter poultry converted from excreta (51.5% in conventional and 48.2% in air conditioning) and the combustion of wood for heating (21.9% in conventional and 20.5% in air conditioning). In addition, the second law performance for the cycle was estimated in about 26%. The energy and exergy production index was introduced allowing for the comparison among different systems. As the main residue, the litter poultry generated in the cycle when reused as an input for heating the aviary itself in the form of briquettes, can increase these efficiencies. The use of LPG is more environmentally friendly compared to wood, considering the average demands for the too forms of heating, due to the direct form of heat transfer to the broilers. It is advisable, on hot days, to raise the air speed using the evaporative cooling only in cases of high ambient temperature, as the introduction of water raises the exergy dissipated in the cycle.

A soja é o principal produto do agronegócio do país tanto em volume como em geração de renda, sendo que vários fatores têm contribuído para seu bom desempenho, entre os quais podemos citar a adaptabilidade de cultivares às diferentes regiões produtoras. Existe uma questão mundial relacionada aos recursos naturais não renováveis, onde se buscam alternativas para prolongar o acesso a tais recursos. Grande parte dos insumos envolvidos na cultura da soja é proveniente de energia fóssil, configurando dependência e vulnerabilidade do seu sistema produtivo. Num sistema de produção agrícola, a demanda de energia é um dos aspectos mais preocupantes. Nesse sentido, a análise dos fluxos de energia, desenvolvida nos anos 1970 e posteriormente difundida em análises do ciclo de vida (ACV), tem sido uma ferramenta utilizada em estudos de viabilidade energética e a sustentabilidade de sistemas agrícolas, a partir da mensuração das entradas e saídas de energia direta e energia embutida nos insumos e produtos. O objetivo desse trabalho foi mensurar o fluxo de energia do cultivo de soja em sistema reduzido de preparo do solo de uma propriedade agrícola, no município de Lagoa da Confusão, TO. Consideraram-se dois tipos de energia que entram no sistema: a direta e indireta. Como energia direta foi considerada: a biológica, que corresponde à mão de obra e sementes; e a fóssil que inclui óleo diesel, lubrificante e graxa. Como energia indireta foi considerada: a de origem industrial, que inclui máquinas e implementos, fertilizantes, defensivos e energia elétrica. Os coeficientes energéticos foram obtidos em referências sobre a quantificação energética das operações e dos insumos. A produtividade obtida foi de 58,45 GJ ha-1. O maior consumo de energia foi na categoria industrial (4,34 GJ ha-1), seguida pela energia fóssil (1,83 GJ ha-1) e energia biológica (1,81 GJ ha-1). A eficiência energética consiste na racionalização do uso das fontes de energia, ou seja, no gasto de menos energia para fornecer a mesma quantidade de valor energético no produto final. Verificou-se a lucratividade energética, razão de energia liquida disponibilizada e demandada (EROI) com 5,13. O Balanço Energético que indica o ganho absoluto e a intensidade energética, que atribui o conteúdo energético por unidade física de produto foi de 48,91 GJ ha-1. Porém, apesar da alta eficiência e lucratividade, constatou-se que esse sistema é altamente dependente do uso de energia não renovável, representada pelo consumo de óleo diesel, fertilização e defensivos, totalizando 6,79 GJ ha-1 (71,25%) do total da energia consumida. Assim, avanços na redução do custo energético trazem à tona a questão dos nutrientes e consumo de combustível. A matriz energética possui um baixo índice na utilização de energia biológica na produção da cultura. A utilização dessa energia pode diminuir a dependência de sistemas agrícolas, por fontes de energias não renováveis. Sendo assim, acreditamos que o grande desafio para produtores e pesquisadores seja como equilibrar essas necessidades. / Soybean is the main product of agribusiness in the country both in volume and in income generation, being that several factors have contributed to its good performance, among which we can mention the adaptability of cultivars at different producing regions. There is a global issue related to non-renewable natural resources, where to seek alternatives to extend the access to such resources. Most of the inputs involved in culture of soy are from fossil energy, configuring your system\'s vulnerability and dependency. A system of agricultural production, the demand for energy is one of the most worrying aspects. In this sense, the analysis of energy flows, developed in the years 1970 and later pervasive in life cycle analysis (LCA), has been a tool used in feasibility studies for energy and sustainability of agricultural systems, from the measurement of direct energy inputs and outputs and inline power in inputs and products. The aim of this study was to measure the energy flow of soybean cultivation in reduced system of tillage of agricultural land in the municipality of Lagoa da Confusão, TO. Found two types of energy entering the system: direct and indirect. How to direct energy was considered: biological, which corresponds to labour and seeds; fossil and that includes diesel fuel, lubricant and grease. As indirect energy was considered: the industrial source, which includes machinery and implements, fertilizers, pesticides and electricity. The energy coefficients were obtained in references on the quantification of energy inputs and operations. Productivity retrieved was 58.45 GJ ha-1. The highest consumption of energy was in the category industrial (4.34 ha GJ-1), followed by fossil energy (GJ 1.83 ha-1) and biological energy (GJ 1.81 ha-1). Energy efficiency is the rational use of energy sources, i.e. spending less energy to provide the same amount of energy in the final product. There was energy, profitability ratio net energy available and defendant (EROI) with 5.13. The Energy Balance indicates absolute gain and energy intensity, which assigns the energy content per unit product physics was 48.91 GJ ha-1. However, despite the high efficiency and profitability, it was found that this system is highly dependent on the use of non-renewable energy, represented by the consumption of diesel oil, fertilization and pesticides, totaling 6.79 GJ ha-1 (71.25%) of the total energy consumed. So, advances in reducing the energy cost bring to the fore the question of nutrients and fuel consumption. The energy matrix has a low energy use in organic production of culture. The use of this energy can decrease the dependency of agricultural systems, by non-renewable energy sources. Therefore, we believe that the great challenge for producers and researchers is how to balance those needs.

Foram determinadas as taxas de evapotranspiração global (ETc) e sua partição em evapotranspiração dos renques e das entrelinhas, bem como a partição da energia disponível em calores sensível e latente de um cafezal adensado (3,50m x 0,90m), irrigado por gotejamento, durante o período de 1 a 2 anos após sua implantação, em Piracicaba, SP. Foram utilizados os métodos do balanço de energia-razão de Bowen (MRB) e aerodinâmico (MA) para a determinação de ETc, o método lisimétrico para a evapotranspiração dos renques e o método do balanço de calor no caule para a transpiração a partir do fluxo de seiva. No uso do MA, foram verificados vários problemas. Um deles, é o aumento inicial pequeno do "deslocamento do plano zero" (d) normalizado pela altura da cultura, ter sido seguido por um decréscimo teoricamente inconsistente com o aumento da altura dos cafeeiros, além de uma grande variação do comprimento de rugosidade (zo), dependente das condições de cobertura das entrelinhas, da direção e da velocidade do vento, sendo evidenciado efeito dessas últimas duas variáveis também sobre d. Provavelmente, a maior fonte de erro para o MA foi terem os coeficientes de transporte turbulento, determinados com as funções empíricas do número de Richardson de estabilidade atmosférica, válidas para a subcamada atmosférica inercial e superfícies homogêneas, mostrado-se inadequados para as condições do estudo, resultando em valores irreais de ETc. As estimativas pelo MRB foram satisfatórias, por ter ocorrido boa similaridade entre os perfis de temperatura e de pressão de vapor do ar, indicando que a razão entre os coeficientes de difusão turbulenta para calor sensível e latente se manteve próxima de 1. Durante o período seco, grande parte dos dias tiveram as determinações de ETc pelo MRB comprometidas, devido aos pequenos gradientes de pressão de vapor e aos erros causados pelos sensores dos psicrômetros. O fluxo de calor latente do cafezal correspondeu a mais de 80% da energia disponível no período úmido, diminuindo para valores da ordem de 64% no período seco. Os valores do coeficiente "global" de cultura (razão entre ETc e a evapotranspiração de referência (ETo)), variaram entre 1,04 e 1,30, sendo altamente dependentes das condições de umidade do solo. No último período de medida, o valor de aproximadamente 0,86 deve ser tomado com ressalvas devido a problemas de manejo da área. O "coeficiente de evapotranspiração do renque", sendo a razão entre a evapotranspiração do renque (evaporação do solo da área contínua sob as copas mais a transpiração dos cafeeiros) e ETo, variou entre 0,22 e 0,43, sendo influenciado pelas condições de umidade da superfície, especialmente pela área molhada na irrigação, e pelo aumento da área foliar dos cafeeiros. Os valores do coeficiente basal de cultura (razão entre transpiração dos cafeeiros e ETo) variaram de 0,03 a 0,20. Durante o período seco evidenciou-se efeito advectivo sobre as medidas, adotando-se critérios para selecionar dias com tal efeito nulo, ou mínimo, sobre os valores médios dos coeficientes acima. / The objectives of this study were to evaluate the magnitude of global evapotranspiration (ETc) in a high density young coffee crop (3.5mx0.9m) under drip irrigation, the ETc partition considering hedgerows and interrows, and the partition of the available radiant energy between sensible and latent heat fluxes. The experiments were conducted from September 2002 to September 2003, in Piracicaba, SP, Brazil. ETc was determined by the Energy balance-Bowen ratio (BRM) and aerodynamic (AM) methods. Hedgerows evapotranspiration was measured by weighing lysimeters and coffee transpiration by the sap flow using the stem heat balance method. When AM was used, several problems were observed. One of them was the "zero plane displacement" (d) normalized by the crop height, which showed an earlier small increase, followed by an unexplained decrease when plant height increased, besides of a huge variation of the roughness length (zo), which depended on interrows cover conditions and wind direction and speed. Also, the effect of these former was noticed on d. Probably, the major source of error in AM was the use of turbulent transport coefficients determined with empirical functions, using the Richardson number, valid for homogeneous surfaces, and measurements taken on the inertial atmospheric sublayer. This procedure proved to be inadequate for the heterogeneous coffee crop surface, resulting in unrealistic ETc values. The BRM estimates of ETc were more appropriate, as a consequence of the good similarity between potential temperature and vapor pressure profiles, indicating that the ratio between the turbulent transport coefficients for sensible and latent heat was close to unity. During the dry season, in the majority of the days with measurements, ETc estimates were less effective due the small vapor pressure gradients and the errors caused by the psychrometer sensors. The ratio between global latent heat flux and available surface energy was higher than 80% in the wet season, decreasing to 64% when the interrows were drying. The "global" crop coefficient (Kc), representing the ratio between ETc and reference evapotranspiration (ETo) ranged from 1.04 to 1.30, being highly dependent on soil moisture conditions. In the latest period of measurements, Kc was about 0.86, which must be analyzed with care due problems in the coffee crop management. The "hedgerows evapotranspiration coefficient", which means the ratio between hedgerows evapotranspiration (evaporation of continuous soil area under hedgerows plus the crop transpiration) and ETo, ranged from 0.22 to 0.43, being influenced by soil moisture, especially by the soil surface area wetted by the drip irrigation and by the increase of leaf area. The basal crop coefficient (ratio between transpiration and ETo) ranged from 0.03 to 0.20. During the dry season, effect of advection on the measurements was observed; so, some criteria were used to select days in which this effect was considered to be null or having a minimum degree, in order to calculate the mean values of the above described coefficients.

A soja é o principal produto do agronegócio do país tanto em volume como em geração de renda, sendo que vários fatores têm contribuído para seu bom desempenho, entre os quais podemos citar a adaptabilidade de cultivares às diferentes regiões produtoras. Existe uma questão mundial relacionada aos recursos naturais não renováveis, onde se buscam alternativas para prolongar o acesso a tais recursos. Grande parte dos insumos envolvidos na cultura da soja é proveniente de energia fóssil, configurando dependência e vulnerabilidade do seu sistema produtivo. Num sistema de produção agrícola, a demanda de energia é um dos aspectos mais preocupantes. Nesse sentido, a análise dos fluxos de energia, desenvolvida nos anos 1970 e posteriormente difundida em análises do ciclo de vida (ACV), tem sido uma ferramenta utilizada em estudos de viabilidade energética e a sustentabilidade de sistemas agrícolas, a partir da mensuração das entradas e saídas de energia direta e energia embutida nos insumos e produtos. O objetivo desse trabalho foi mensurar o fluxo de energia do cultivo de soja em sistema reduzido de preparo do solo de uma propriedade agrícola, no município de Lagoa da Confusão, TO. Consideraram-se dois tipos de energia que entram no sistema: a direta e indireta. Como energia direta foi considerada: a biológica, que corresponde à mão de obra e sementes; e a fóssil que inclui óleo diesel, lubrificante e graxa. Como energia indireta foi considerada: a de origem industrial, que inclui máquinas e implementos, fertilizantes, defensivos e energia elétrica. Os coeficientes energéticos foram obtidos em referências sobre a quantificação energética das operações e dos insumos. A produtividade obtida foi de 58,45 GJ ha-1. O maior consumo de energia foi na categoria industrial (4,34 GJ ha-1), seguida pela energia fóssil (1,83 GJ ha-1) e energia biológica (1,81 GJ ha-1). A eficiência energética consiste na racionalização do uso das fontes de energia, ou seja, no gasto de menos energia para fornecer a mesma quantidade de valor energético no produto final. Verificou-se a lucratividade energética, razão de energia liquida disponibilizada e demandada (EROI) com 5,13. O Balanço Energético que indica o ganho absoluto e a intensidade energética, que atribui o conteúdo energético por unidade física de produto foi de 48,91 GJ ha-1. Porém, apesar da alta eficiência e lucratividade, constatou-se que esse sistema é altamente dependente do uso de energia não renovável, representada pelo consumo de óleo diesel, fertilização e defensivos, totalizando 6,79 GJ ha-1 (71,25%) do total da energia consumida. Assim, avanços na redução do custo energético trazem à tona a questão dos nutrientes e consumo de combustível. A matriz energética possui um baixo índice na utilização de energia biológica na produção da cultura. A utilização dessa energia pode diminuir a dependência de sistemas agrícolas, por fontes de energias não renováveis. Sendo assim, acreditamos que o grande desafio para produtores e pesquisadores seja como equilibrar essas necessidades. / Soybean is the main product of agribusiness in the country both in volume and in income generation, being that several factors have contributed to its good performance, among which we can mention the adaptability of cultivars at different producing regions. There is a global issue related to non-renewable natural resources, where to seek alternatives to extend the access to such resources. Most of the inputs involved in culture of soy are from fossil energy, configuring your system\'s vulnerability and dependency. A system of agricultural production, the demand for energy is one of the most worrying aspects. In this sense, the analysis of energy flows, developed in the years 1970 and later pervasive in life cycle analysis (LCA), has been a tool used in feasibility studies for energy and sustainability of agricultural systems, from the measurement of direct energy inputs and outputs and inline power in inputs and products. The aim of this study was to measure the energy flow of soybean cultivation in reduced system of tillage of agricultural land in the municipality of Lagoa da Confusão, TO. Found two types of energy entering the system: direct and indirect. How to direct energy was considered: biological, which corresponds to labour and seeds; fossil and that includes diesel fuel, lubricant and grease. As indirect energy was considered: the industrial source, which includes machinery and implements, fertilizers, pesticides and electricity. The energy coefficients were obtained in references on the quantification of energy inputs and operations. Productivity retrieved was 58.45 GJ ha-1. The highest consumption of energy was in the category industrial (4.34 ha GJ-1), followed by fossil energy (GJ 1.83 ha-1) and biological energy (GJ 1.81 ha-1). Energy efficiency is the rational use of energy sources, i.e. spending less energy to provide the same amount of energy in the final product. There was energy, profitability ratio net energy available and defendant (EROI) with 5.13. The Energy Balance indicates absolute gain and energy intensity, which assigns the energy content per unit product physics was 48.91 GJ ha-1. However, despite the high efficiency and profitability, it was found that this system is highly dependent on the use of non-renewable energy, represented by the consumption of diesel oil, fertilization and pesticides, totaling 6.79 GJ ha-1 (71.25%) of the total energy consumed. So, advances in reducing the energy cost bring to the fore the question of nutrients and fuel consumption. The energy matrix has a low energy use in organic production of culture. The use of this energy can decrease the dependency of agricultural systems, by non-renewable energy sources. Therefore, we believe that the great challenge for producers and researchers is how to balance those needs.

Foram determinadas as taxas de evapotranspiração global (ETc) e sua partição em evapotranspiração dos renques e das entrelinhas, bem como a partição da energia disponível em calores sensível e latente de um cafezal adensado (3,50m x 0,90m), irrigado por gotejamento, durante o período de 1 a 2 anos após sua implantação, em Piracicaba, SP. Foram utilizados os métodos do balanço de energia–razão de Bowen (MRB) e aerodinâmico (MA) para a determinação de ETc, o método lisimétrico para a evapotranspiração dos renques e o método do balanço de calor no caule para a transpiração a partir do fluxo de seiva. No uso do MA, foram verificados vários problemas. Um deles, é o aumento inicial pequeno do “deslocamento do plano zero” (d) normalizado pela altura da cultura, ter sido seguido por um decréscimo teoricamente inconsistente com o aumento da altura dos cafeeiros, além de uma grande variação do comprimento de rugosidade (zo), dependente das condições de cobertura das entrelinhas, da direção e da velocidade do vento, sendo evidenciado efeito dessas últimas duas variáveis também sobre d. Provavelmente, a maior fonte de erro para o MA foi terem os coeficientes de transporte turbulento, determinados com as funções empíricas do número de Richardson de estabilidade atmosférica, válidas para a subcamada atmosférica inercial e superfícies homogêneas, mostrado-se inadequados para as condições do estudo, resultando em valores irreais de ETc. As estimativas pelo MRB foram satisfatórias, por ter ocorrido boa similaridade entre os perfis de temperatura e de pressão de vapor do ar, indicando que a razão entre os coeficientes de difusão turbulenta para calor sensível e latente se manteve próxima de 1. Durante o período seco, grande parte dos dias tiveram as determinações de ETc pelo MRB comprometidas, devido aos pequenos gradientes de pressão de vapor e aos erros causados pelos sensores dos psicrômetros. O fluxo de calor latente do cafezal correspondeu a mais de 80% da energia disponível no período úmido, diminuindo para valores da ordem de 64% no período seco. Os valores do coeficiente “global” de cultura (razão entre ETc e a evapotranspiração de referência (ETo)), variaram entre 1,04 e 1,30, sendo altamente dependentes das condições de umidade do solo. No último período de medida, o valor de aproximadamente 0,86 deve ser tomado com ressalvas devido a problemas de manejo da área. O “coeficiente de evapotranspiração do renque”, sendo a razão entre a evapotranspiração do renque (evaporação do solo da área contínua sob as copas mais a transpiração dos cafeeiros) e ETo, variou entre 0,22 e 0,43, sendo influenciado pelas condições de umidade da superfície, especialmente pela área molhada na irrigação, e pelo aumento da área foliar dos cafeeiros. Os valores do coeficiente basal de cultura (razão entre transpiração dos cafeeiros e ETo) variaram de 0,03 a 0,20. Durante o período seco evidenciou-se efeito advectivo sobre as medidas, adotando-se critérios para selecionar dias com tal efeito nulo, ou mínimo, sobre os valores médios dos coeficientes acima. / The objectives of this study were to evaluate the magnitude of global evapotranspiration (ETc) in a high density young coffee crop (3.5mx0.9m) under drip irrigation, the ETc partition considering hedgerows and interrows, and the partition of the available radiant energy between sensible and latent heat fluxes. The experiments were conducted from September 2002 to September 2003, in Piracicaba, SP, Brazil. ETc was determined by the Energy balance–Bowen ratio (BRM) and aerodynamic (AM) methods. Hedgerows evapotranspiration was measured by weighing lysimeters and coffee transpiration by the sap flow using the stem heat balance method. When AM was used, several problems were observed. One of them was the “zero plane displacement” (d) normalized by the crop height, which showed an earlier small increase, followed by an unexplained decrease when plant height increased, besides of a huge variation of the roughness length (zo), which depended on interrows cover conditions and wind direction and speed. Also, the effect of these former was noticed on d. Probably, the major source of error in AM was the use of turbulent transport coefficients determined with empirical functions, using the Richardson number, valid for homogeneous surfaces, and measurements taken on the inertial atmospheric sublayer. This procedure proved to be inadequate for the heterogeneous coffee crop surface, resulting in unrealistic ETc values. The BRM estimates of ETc were more appropriate, as a consequence of the good similarity between potential temperature and vapor pressure profiles, indicating that the ratio between the turbulent transport coefficients for sensible and latent heat was close to unity. During the dry season, in the majority of the days with measurements, ETc estimates were less effective due the small vapor pressure gradients and the errors caused by the psychrometer sensors. The ratio between global latent heat flux and available surface energy was higher than 80% in the wet season, decreasing to 64% when the interrows were drying. The “global” crop coefficient (Kc), representing the ratio between ETc and reference evapotranspiration (ETo) ranged from 1.04 to 1.30, being highly dependent on soil moisture conditions. In the latest period of measurements, Kc was about 0.86, which must be analyzed with care due problems in the coffee crop management. The “hedgerows evapotranspiration coefficient”, which means the ratio between hedgerows evapotranspiration (evaporation of continuous soil area under hedgerows plus the crop transpiration) and ETo, ranged from 0.22 to 0.43, being influenced by soil moisture, especially by the soil surface area wetted by the drip irrigation and by the increase of leaf area. The basal crop coefficient (ratio between transpiration and ETo) ranged from 0.03 to 0.20. During the dry season, effect of advection on the measurements was observed; so, some criteria were used to select days in which this effect was considered to be null or having a minimum degree, in order to calculate the mean values of the above described coefficients.

A produção brasileira de frangos de corte evidenciou-se com o sistema de produção integrada, ao elevar a eficiência e a qualidade na conversão de proteína animal. Contudo, devido à rápida evolução tecnológica com crescente demanda energética e a diversificação dos sistemas de produção em diferentes microclimas, elucidar os processos de conversão de massa e energia tornou-se uma tarefa desafiadora neste sistema de produção. Constantemente, pesquisadores, produtores e agroindústria buscam processos mais rentáveis, reduzindo a demanda em mão de obra e o impacto ambiental. No entanto, nunca foi feita uma avaliação integrada do sistema produtivo de frangos de corte, considerando-se os aspectos quantitativos, energéticos e ambientais. Deste modo, o objetivo deste trabalho é promover um detalhado balanço de massa e energia, além de avaliar por meio da análise exergética, a qualidade das conversões de energia no processo produtivo de frangos de corte. Com o levantamento de insumos, produtos e rejeitos diretos, vinculados ao ciclo de produção, foram quantificadas as vazões mássicas para os diferentes processos do ciclo e, aplicando-se a avaliação exergética, obteve-se um diagnóstico completo da quantidade e qualidade energética envolvidas. Considerando o cenário adotado, em termos mássicos, as maiores demandas identificadas para os insumos foram a água (69,2%) e a ração (24,9%). Na saída do processo, os Gases de Efeito Estufa (GEE)/particulados extraídos através da ventilação (39,4%), os gases de combustão da lenha (25,6%) e a cama (14,2%) formam os principais rejeitos. A massa de frangos representa 20% das saídas. Foi identificado que a relação entre o consumo de água e ração é função da temperatura. Em termos energéticos, as maiores contribuições identificadas para os insumos foram a ração (77,7%) acompanhada do material absorvente (9,7%) e da lenha (9,6%). Na saída do processo lideram as energias associadas aos frangos (33,2%) e da cama gerada (32,1%). O rendimento energético obtido para galpões convencionais foi de 27%. Os processos que mais destroem exergia dentro do ciclo produtivo são a formação da cama de frangos a partir das excretas (51,5% em convencionais e 48,2% em climatizados) e a combustão da lenha para aquecimento (21,9% em convencionais e 20,5% em climatizados). Além disso, foi estimado o rendimento de Segunda Lei para o ciclo próximo de 26%. Foram introduzidos os índices energético e exergético de produção permitindo a comparação entre diferentes sistemas. Como principal resíduo, a cama de frangos gerada no ciclo, quando reutilizada como insumo para aquecimento do próprio aviário na forma de briquetes, pode elevar as eficiências. Comparando-se as demandas médias para as duas formas de aquecimento, foi constatado que o uso do GLP é mais favorável ao ambiente se comparado à lenha, devido à forma direta de transferência de calor aos frangos. É aconselhável, em dias quentes, elevar a velocidade do ar, utilizando o resfriamento evaporativo somente em casos de elevada temperatura ambiente, pois a introdução de água eleva a exergia dissipada no ciclo. / Brazilian production of broilers has been highlighted with the implantation of the integrated production system, which improved the efficiency and quality in animal protein conversion. However, due to the rapid technological evolution with the increasing energy demand and the diversification of production systems in different microclimates, elucidating mass and energy conversion processes has become a challenging task regarding this production system. Constantly, researchers, producers and agribusiness look for more profitable processes, reducing the labour demand and environmental impact. However, an integrated evaluation of the productive system of broilers, considering the quantitative, energy and environmental aspects has never been carried out. Thus, this study aims at promoting a detailed mass and energy balance and to evaluate the quality of the energy conversions in the productive process of broilers by means of exergy analysis. With the survey of inputs, products and direct wastes, linked to the production cycle, the mass flow rates for the different processes of the cycle were quantified and a complete diagnosis of the quantity and quality energetic involved was obtained applying the exergy evaluation. Considering the scenario adopted, in mass terms, the greatest demands identified for the inputs were water (69.2%) and feed (24.9%). At the exit of the process, the greenhouse gases/dust extracted through ventilation (39.4%), the firewood combustion gases (25.6%) and the litter poultry generated (14.2%) are the main outputs. The broilers mass was quantified in 20%. The relation between water and feed consumption has shown to be the temperature. Regarding energy, the largest contribution identified for the inputs was feed (77.7%) followed by the absorbent (9.7%) and firewood (9.6%). At the exit of the process lead the energy associated with the broilers (33.2%) and the poultry litter generated (32.1%). The energy performance obtained for conventional shed was 27%. The processes of the largest exergy destroyed within the productive cycle are the litter poultry converted from excreta (51.5% in conventional and 48.2% in air conditioning) and the combustion of wood for heating (21.9% in conventional and 20.5% in air conditioning). In addition, the second law performance for the cycle was estimated in about 26%. The energy and exergy production index was introduced allowing for the comparison among different systems. As the main residue, the litter poultry generated in the cycle when reused as an input for heating the aviary itself in the form of briquettes, can increase these efficiencies. The use of LPG is more environmentally friendly compared to wood, considering the average demands for the too forms of heating, due to the direct form of heat transfer to the broilers. It is advisable, on hot days, to raise the air speed using the evaporative cooling only in cases of high ambient temperature, as the introduction of water raises the exergy dissipated in the cycle.