Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-04-28T12:47:41Z No. of bitstreams: 1 FILIPE BORTOLINI_.pdf: 6329595 bytes, checksum: 3dd8331791bb827a0806c8da5947b553 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-28T12:47:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FILIPE BORTOLINI_.pdf: 6329595 bytes, checksum: 3dd8331791bb827a0806c8da5947b553 (MD5) Previous issue date: 2015-11-20 / Nenhuma / A melhoria no planejamento de operações é uma das preocupações constantes das refinarias de petróleo, e a gestão eficiente dos estoques em parques de tancagem é um ponto fundamental nesse contexto. No entanto, são poucos os trabalhos que tratam especificamente deste assunto e as ferramentas de simulação existentes são caras e não refletem a realidade de muitas refinarias. A gestão ineficiente ou o dimensionamento inadequado dos parques de tancagem, por sua vez, podem gerar uma série de prejuízos. Um parque superdimensionado gera custos de gestão e manutenção, além dos custos do estoque. Um parque subdimensionado pode gerar perdas devido a desabastecimentos e degradação de produtos, entre outros. Às situações em que o subdimensionamento gera impactos na produção, com ou sem perdas financeiras, dá-se a denominação de stress em parques de tancagem. Esse trabalho descreve a implantação de uma ferramenta que possibilita a quantificação do stress em parques de tancagem. Essa quantificação é feita com o apoio de uma heurística baseada em dados relativos às movimentações, manutenções e níveis de estoque dos tanques. Também descreve a forma de cálculo de cinquenta e nove variáveis relacionadas às movimentações dos tanques. A influência que essas variáveis têm na formação de situações de stress foi analisada através do uso de redes neurais artificiais. Essa influência foi quantificada em cinco diferentes cenários, considerando-se a existência ou não de um ciclo de certificação de produto e a natureza das variáveis analisadas. Como resultado, identifica-se que as variáveis relacionadas ao tempo de esvaziamento, tempo de tanque parado em nível baixo e tempo de enchimento são as prevalentes na criação de situações de stress em parques de tancagem no contexto analisado. Também são mapeados e formalizados os fluxos dos algoritmos para determinação das etapas do ciclo de um tanque, e é definida uma fórmula para a determinação do nível de stress em um parque de tancagem em um determinado período de tempo. / The improvement in operations planning is a constant concern of oil refineries, and the efficient management of inventories in tank farm sites is a key point in this context. However, there are few studies that deal specifically with this issue and existing simulation tools are expensive and do not reflect the reality of many refineries. The inefficient management or improper sizing of tank farm sites, in turn, can generate significant financial losses. A oversized tank farm generates management and maintenance costs, in addition to inventory costs. An undersized tank farm can generate losses due to shortages and degradation of products, among others. The situations in which the undersizing generates impact in operations, with or without financial losses, is defined as stress in tank farm sites. The present study describes the implementation of a tool that allows the quantification of stress in tank farm sites. This measurement is made using a heuristic based on data on the inventory movimentation, maintenance status and inventory levels of the tanks. It also describes the calculation method of fifty-nine variables related to the movimentation of inventory. The influence of these variables on the formation of stress situations was analyzed using artificial neural networks. This influence was quantified in five different scenarios, considering whether or not a product certification cycle and the nature of the variables. As a result, it is identified that the variables related to emptying time, tank downtime at low level and fill time are prevalent in creating stressful situations in tank farm sites in the analyzed context. They are also mapped and formalized flows of algorithms to determine the stages of a tank cycle, and is defined a formula for determining the stress level in a tankage park at a given time.

The main objective of this dissertation was to evaluate long-term fluctuations in the distribution and abundance of Engraulis anchoita eggs and larvae in the Southeastern Brazilian Bight (SBB). Engraulis anchoita is a fish species that is ecologically and economically important. We analyzed samples and abiotic data from eighteen oceanographic cruises conducted during austral late spring and early summer from 1974 to 2010. Two different stocks were detected in the SBB based on egg size, with the predominant stock in the area having smaller eggs than the stock in the region further south. Using indicative kriging, we identified occasional (e.g. Florianópolis - 27°S and off Santos Bay) and avoided (e.g. off São Sebastião Island and off Cananéia-Iguape Coastal System) spawning sites. Through zero-inflated models, spatial factors (different areas and the local depth) were related to the probability of sampling false zeros and temporal and oceanographic conditions (different years and temperature) with egg and larvae abundance. We also described faster and more accurate methodology to identify E. anchoita eggs, and compared the mesh-size efficiency to sample eggs and analyzed how egg size varied seasonally. Our results may support future studies and may assist a future fishery management of E. anchoita, a species not yet exploited in the SBB. / O principal objetivo dessa tese foi analisar as flutuações de longo-prazo na distribuição e abundância de ovos e larvas de Engraulias anchoita, uma espécie de peixe de importância econômica e ecológica, na Plataforma Continental Sudeste do Brasil (PCSE). Nós analisamos amostras e dados abióticos de dezoito cruzeiros oceanográficos realizados durante o fim da primavera e o começo do verão de 1974 a 2010. Dois estoques distintos foram identificados com base no tamanho dos ovos, um predominante e com menor tamanho e outro de maior tamanho ao sul da PCSE. Através de \"krigagem\" indicativa, foram identificadas áreas de desova ocasional (como ao norte de Florianópolis e a área ao largo da baía de Santos) e áreas em que a desova foi evitada (como em frente à Ilha de São Sebastião e ao Sistema Costeiro Cananéia-Iguape). Usando modelos inflacionados de zeros, os fatores espaciais (diferentes áreas e profundidades amostradas) foram relacionados com a probabilidade de se amostrar falso zero, enquanto os fatores temporais e oceanográficos (diferentes anos e temperatura) foram relacionados com a abundância de ovos e larvas. Apresentamos também uma metodologia mais rápida e mais eficiente para identificar os ovos de E. anchoita, comparamos as amostragens realizadas com duas malhagens diferentes e analisamos variações sazonais do tamanho dos ovos capturados. Assim, nossos resultados poderão auxiliar estudos futuros e também no manejo pesqueiro da espécie em questão, ainda não explorada comercialmente na área de estudo.

O Brasil se destaca como o maior produtor de cana-de-açúcar do planeta. Como resultado do aumento da demanda de açúcar e etanol, cerca de 4 milhões de hectares foram convertidos em áreas de cana-de-açúcar nos últimos 10 anos. Espera-se que outros 6 milhões de hectares sejam convertidos nos próximos 10 a 20 anos para suprir a demanda nacional de derivados dessa cultura. Estas modificações podem ocasionar a emissão de gases do efeito estufa, resultantes principalmente da decomposição da matéria orgânica do solo, o que pode levar a dívida de carbono. Por outro lado, a substituição de áreas degradadas pelo cultivo da cana-de-açúcar pode acarretar no incremento dos estoques de carbono dos solos promovendo o sequestro de carbono. O principal objetivo foi proceder a metodologia proposta pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) da Organização das Nações Unidas para avaliar o impacto ocasionado pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar sobre a matéria orgânica do solo e seu resultado em emissão de CO2 ou em sequestro de carbono. O total de 142 situações de campo foram avaliadas na região Centro Sul do Brasil, onde a cana-de-açúcar vem substituindo outros usos da terra gerando o total de 6318 amostras de solo que foram analisadas considerando as três principais conversões existentes para cana-de-açúcar no país: i) Cerrado; ii) Pastagens e iii) Áreas de cultivo anual. Os resultados obtidos indicam o decréscimo dos estoques de carbono dos solos quando o cultivo de cana-de-açúcar substitui o cerrado e áreas de pastagens, e promove o incremento quando áreas de culturas anuais são substituídas. Os fatores de mudança de uso da terra referente ao período de 20 anos após a conversão de cerrado para cana-de-açúcar referente às camadas 0-30 cm, 0-50 cm e 0-100 foram respectivamente 0,79 (±0,04), 0,86 (±0,04) e 0,94 (±0,04). Para a conversão de pastagens para o cultivo de cana-de-açúcar, os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 0,91 (±0,04), 0,94 (±0,04) e 0,98 (±0,04), e para a conversão de áreas de cultivo anual os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 1,20 (±0,18), 1,20 (±0,18) e 1,21 (±0,18). O período de compensação da dívida de carbono gerada foi estimado entre 3,5 a 6,3 anos considerando a substituição de cerrado, 1 a 2 anos para áreas convertidas de pastagens e zero para áreas oriundas de cultivo anual, onde não foi observada dívida de carbono. Espera-se que os resultados gerados por este trabalho de pesquisa possam subsidiar os tomadores de decisão como forma de desenvolver políticas apropriadas para a expansão do cultivo da cana de açúcar na região Centro Sul do Brasil promovendo desenvolvimento com baixo impacto ao meio ambiente / Brazil figures as the major sugarcane producer in the world and as result of increasingly demand for sugar and ethanol about 4 millions of hectares were converted into sugarcane systems on last 10 years and others 6 millions of hectares are expected to be converted in next 10 to 20 years. This modification can increase greenhouse gas emissions as result of soil organic matter decomposition and lead to a carbon debt. The aim of this research paper was to perform the IPCC\'s Tier 2 approach to evaluate the impact of sugarcane expansion over the soil organic matter, and their results in CO2 emissions or soil carbon sequestration. A total of 142 field situations were studied in South-Central Brazil where sugarcane substituted other land uses, providing 79 comparison pairs and 6,318 soil samples that were analyzed considering three major conversions to sugarcane: i) Cerrado (Brazilian savannah); ii) Pastures; iii) Annual Cropland (maize or soybean). Our results indicate the decrease of soil carbon stocks when sugarcane overcomes cerrado and pastures, and an increase when annual cropland is replaced. The land use change impact factors after 20 years of conversion from cerrado to sugarcane for 0-30 cm, 0-50 cm and 0-100 cm layers were respectively 0.79 (±0.04), 0.86 (±0.04) and 0.94 (±0.04). For sugarcane replacing pastures the impact factors were 0.91 (±0.04), 0.94 (±0.04) and 0.98 (±0.04), and for the conversion from annual agriculture impact factors were 1.20 (±0.18), 1.20 (±0.18) and 1.21 (±0.18). The repay time for the carbon debt was estimated in 3.5 to 6.3 years considering the substitution of cerrado, 1 to 2 years for areas coming from pastures and zero for areas coming from cropland, where no carbon debt was found. We expect that results of this research paper can subsidize appropriate policies for sugarcane expansion in South-Central Brazil, promoting development with a lower environmental impact

O Brasil se destaca como o maior produtor de cana-de-açúcar do planeta. Como resultado do aumento da demanda de açúcar e etanol, cerca de 4 milhões de hectares foram convertidos em áreas de cana-de-açúcar nos últimos 10 anos. Espera-se que outros 6 milhões de hectares sejam convertidos nos próximos 10 a 20 anos para suprir a demanda nacional de derivados dessa cultura. Estas modificações podem ocasionar a emissão de gases do efeito estufa, resultantes principalmente da decomposição da matéria orgânica do solo, o que pode levar a dívida de carbono. Por outro lado, a substituição de áreas degradadas pelo cultivo da cana-de-açúcar pode acarretar no incremento dos estoques de carbono dos solos promovendo o sequestro de carbono. O principal objetivo foi proceder a metodologia proposta pelo Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas (IPCC) da Organização das Nações Unidas para avaliar o impacto ocasionado pela expansão do cultivo da cana-de-açúcar sobre a matéria orgânica do solo e seu resultado em emissão de CO2 ou em sequestro de carbono. O total de 142 situações de campo foram avaliadas na região Centro Sul do Brasil, onde a cana-de-açúcar vem substituindo outros usos da terra gerando o total de 6318 amostras de solo que foram analisadas considerando as três principais conversões existentes para cana-de-açúcar no país: i) Cerrado; ii) Pastagens e iii) Áreas de cultivo anual. Os resultados obtidos indicam o decréscimo dos estoques de carbono dos solos quando o cultivo de cana-de-açúcar substitui o cerrado e áreas de pastagens, e promove o incremento quando áreas de culturas anuais são substituídas. Os fatores de mudança de uso da terra referente ao período de 20 anos após a conversão de cerrado para cana-de-açúcar referente às camadas 0-30 cm, 0-50 cm e 0-100 foram respectivamente 0,79 (±0,04), 0,86 (±0,04) e 0,94 (±0,04). Para a conversão de pastagens para o cultivo de cana-de-açúcar, os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 0,91 (±0,04), 0,94 (±0,04) e 0,98 (±0,04), e para a conversão de áreas de cultivo anual os fatores de impacto de mudança de uso da terra foram 1,20 (±0,18), 1,20 (±0,18) e 1,21 (±0,18). O período de compensação da dívida de carbono gerada foi estimado entre 3,5 a 6,3 anos considerando a substituição de cerrado, 1 a 2 anos para áreas convertidas de pastagens e zero para áreas oriundas de cultivo anual, onde não foi observada dívida de carbono. Espera-se que os resultados gerados por este trabalho de pesquisa possam subsidiar os tomadores de decisão como forma de desenvolver políticas apropriadas para a expansão do cultivo da cana de açúcar na região Centro Sul do Brasil promovendo desenvolvimento com baixo impacto ao meio ambiente / Brazil figures as the major sugarcane producer in the world and as result of increasingly demand for sugar and ethanol about 4 millions of hectares were converted into sugarcane systems on last 10 years and others 6 millions of hectares are expected to be converted in next 10 to 20 years. This modification can increase greenhouse gas emissions as result of soil organic matter decomposition and lead to a carbon debt. The aim of this research paper was to perform the IPCC\'s Tier 2 approach to evaluate the impact of sugarcane expansion over the soil organic matter, and their results in CO2 emissions or soil carbon sequestration. A total of 142 field situations were studied in South-Central Brazil where sugarcane substituted other land uses, providing 79 comparison pairs and 6,318 soil samples that were analyzed considering three major conversions to sugarcane: i) Cerrado (Brazilian savannah); ii) Pastures; iii) Annual Cropland (maize or soybean). Our results indicate the decrease of soil carbon stocks when sugarcane overcomes cerrado and pastures, and an increase when annual cropland is replaced. The land use change impact factors after 20 years of conversion from cerrado to sugarcane for 0-30 cm, 0-50 cm and 0-100 cm layers were respectively 0.79 (±0.04), 0.86 (±0.04) and 0.94 (±0.04). For sugarcane replacing pastures the impact factors were 0.91 (±0.04), 0.94 (±0.04) and 0.98 (±0.04), and for the conversion from annual agriculture impact factors were 1.20 (±0.18), 1.20 (±0.18) and 1.21 (±0.18). The repay time for the carbon debt was estimated in 3.5 to 6.3 years considering the substitution of cerrado, 1 to 2 years for areas coming from pastures and zero for areas coming from cropland, where no carbon debt was found. We expect that results of this research paper can subsidize appropriate policies for sugarcane expansion in South-Central Brazil, promoting development with a lower environmental impact

A merluza, Merluccius hubbsi Marini, 1933, é uma espécie demerso-pelágica típica da região Sudeste-Sul do Brasil, presente entre 21°S e 34°S. Capturada em pequenas quantidades pelas frotas de arrasto, a partir de 2001 tornou-se alvo de pescarias na plataforma externa e talude superior e, desde então, tem apresentado claros sinais de sobrepesca. Estudos sobre o crescimento, a mortalidade e a reprodução apontavam a necessidade de identificar os estoques de merluza na região Sudeste-Sul, visando o adequado ordenamento de sua pescaria, sendo este o objetivo do presente estudo. Com esta finalidade, exemplares da coleção do Museu de Zoologia da USP, otólitos de exemplares juvenis da coleção do Laboratório de Ictiofauna do Instituto Oceanográfico e exemplares coletados em 2004, junto às frotas pesqueiras no Rio de Janeiro, em Santos, em Itajaí e em Rio Grande, no verão e no inverno, foram utilizados para procurando identificar variações geográficas. Foram analisados dados sobre caracteres morfométricos e merísticos, sobre o crescimento de juvenis e de adultos e sobre a reprodução. Os caracteres morfométricos não variaram; os caracteres merísticos apresentaram maiores valores ao sul de 33°S; o crescimento de juvenis e adultos é diferencial entre as regiões, associado à diferentes épocas de desova, com pico no verão na região Sudeste e, no inverno na região Sul. Foram identificados dois estoques: um no sudeste, entre 21°S e 29°S, e outro no sul, entre 29°S e 34°S, este último compartilhado com o Uruguai e a Argentina. Para a gestão imediata da pescaria de M. hubbsi, sugere-se para os dois estoques, restringir a pesca de arrasto durante quatro meses, sendo nos dois primeiros entre 250 e 500 m e nos dois últimos entre 100 e 250 m. Para o estoque sudeste esta restrição deve ser aplicada, para a área entre 21°S e 25°S, de outubro a janeiro e, para a área entre 25°S e 29°S, de novembro a fevereiro. Para o estoque sul a restrição deve abranger a área entre 29°S e 34°S, e vigorar entre abril e julho. / The Argentine hake, Merluccius hubbsi Marini, 1933, is a demersal-pelagic fish inhabiting the South and the Southeast Brazilian area, between 21°S and 34°S. Since 2001, this species has been strongly targeted by trawlers operating at the external continental shelf and the slope. Previous studies about growth, mortality and reproduction pointed the necessity to identify stocks of this species which is the objective of this paper. Samples from the Museu de Zoologia USP collection, otoliths from juveniles fishes from the Ictiofauna Laboratory - IOUSP collection, and specimens collected during Summer and Winter of 2004 from fishing boats operanting in Rio de Janeiro, Santos, Itajaí and Rio Grande were used to analyze geographic variations. Morphometric and meristic data, juveniles and adults growth and reproduction characteristics were analysed. The morphometric characters did not present any variation, instead meristic counts tended to be larger in direction to south of 33°S. Juveniles and adults growth are different between the south and the southeast regions, and associated to different spawning periods, which is in the Summer and in the Winter, respectively. Two stocks were identified: one in the Southeast, between 21°S and 29°S, the other one in the south between 29°S and 34°S, the last one shared with Uruguay and Argentina. In order to manage these stocks, it is suggested the prohibition of the fishery activity during four months, the first two at depth between 250 and 500 m and the last two between 100 and 250 m. For the Southeast stock this restriction would be applied between 21°S and 25°S from October to January and between 25°S and 29°S from November to February. For the south stock the prohibition would be adopted in the area between 29°S and 34°S from April to July.

Measures aimed at mitigating environmental impacts, especially the anthropic ones, are being progressively studied. Increasing greenhouse gases (GHG) emissions are among the biggest environmental problems in the world, with agriculture one of the major contributors to this impact. Water eutrophication from land misuse and agricultural systems also fits into such a scenario of concern. Biochar, the product of the pyrolysis of organic materials, appears as a recover of a list of environmental problems, among them the mitigation of GHG and the recovery of eutrophic or wastewater. In this sense, biochars of sugarcane straw (BCS) and poultry manure (BPM) were used in GHG emission tests in soils with contrasting textures. To do so, two pyrolysis temperatures (350 and 650 °C), three doses (12.5, 25 and 50 Mg ha-1), two texture classes (sandy and clayey) and two pH values (original pH and pH 5.5) were used. These same biochars were submitted to doping processes pre-pyrolysis with Mg2+ and post-pyrolysis with Al3+ for the adsorption of phosphorus (P). Desorption and adsorption experiments in competition with other anions by the exchange sites were done. The potential GHG mitigation of both biochars has been proven in the gas emission tests. The increase of the pyrolysis temperature (350 to 650 °C) further increases the gas mitigation, and the acidification of the original pH of the biochar causes a similar effect. The benefits of pyrolyzing such organic materials are best seen in sandy soil, with the production of biochar from these residues being an environmentally safe way of depositing these materials, at least with regard to the emission of GHG. Both biochars do not have P adsorption capacity without passing through chemical modification, and the doping process, with Mg or Al, granted this ability. The pre-doping process with Mg2+ generated a P maximum adsorption capacity (PMAC) of 250.8; 163.6; 17.7; 17.57 mg g-1 for the pyrolyzed BPM at 350 and 650 °C and for the BCS also pyrolysed at 350 and 650 °C, respectively. The post-doping process with Al3+ generated a PMAC of 701.6 and 758.9 mg g-1 for BPM and BCS, both of which were pyrolysed at 350 °C, respectively. The superior PMAC of the Al doped biochars was attributed to the fact that the cation that makes the bridge (Al3+) is trivalent, with high affinity for P. The high adsorption of Al by the biochars corroborates with such a statement. Both biochars, produced by the two doping processes, had a desorption of P around 80 % of the adsorbed value, allowing the inference that these products have the capacity to be used in nutrient reuse, mitigating another environmental problem: the use of the finite reserves of P. With the positive results coming from the pyrolysis of the materials in this thesis, we certify the biochar potential as a GHG mitigator, recovery for waters and a potential slow release fertilizer in P reuse. / Medidas que visam a mitigação de impactos ambientais, especialmente os antrópicos, estão sendo cada vez mais estudadas. A crescente emissão de gases de efeito estufa (GEE) está entre os maiores problemas mundiais, sendo a agricultura um dos grandes contribuintes para este impacto. A eutrofização de águas, ocasionada pelo mau uso do solo e dos sistemas agrícolas, também se encaixa em tal cenário de preocupação. O biocarvão, produto da pirólise de materiais orgânicos, aparece como recuperador de uma lista de problemas ambientais, dentre eles a mitigação de GEE e a recuperação de águas eutrofizadas ou residuárias. Neste sentido, biocarvões de palha de cana-de-açúcar (BPC) e de dejeto de galinha (BDG), foram utilizados em ensaios de emissão de GEE em solos com texturas contrastantes. Para tal, duas temperaturas de pirólise (350 e 650 °C), três doses (12,5; 25 e 50 Mg ha-1), duas classes texturais (arenoso e argiloso) e dois pHs (pH original e pH 5.5), foram utilizados. Estes mesmos biocarvões foram submetidos a processos de dopagem pré-pirólise com Mg2+ e pós-pirólise com Al3+ para a adsorção de fósforo (P). Ensaios de dessorção e de adsorção em competição com outros ânions pelo sítio de troca foram feitos. O potencial mitigador de GEE de ambos os biocarvões foi comprovado nos ensaios de emissão de gases. O aumento da temperatura de pirólise (350 para 650 °C) eleva ainda mais a mitigação dos gases, sendo que a acidificação do pH original do biocarvão causa efeito semelhante. Os benefício de se pirolisar tais materiais orgânicos são melhores vistos no solo arenoso, sendo a produção de biocarvão a partir destes resíduos uma forma ambientalmente segura de deposição destes materiais, ao menos no que se diz respeito a emissão de GEE. Ambos os biocarvões não possuem capacidade de adsorção de P sem passar por modificação química, sendo que o processo de dopagem, seja ele com Mg ou Al, concedeu tal habilidade. O processo de pré-dopagem com Mg2+ gerou uma capacidade máxima de adsorção de P (CMAP) de 250,8; 163,6; 17,7; 17,6 mg g-1 para o BDG pirolisado a 350 e 650 °C e para o BPC também pirolisado a 350 e 650 °C, respectivamente. O processo de dopagem por pós-pirólise com Al3+ gerou uma CMAP de 701,6 e 758,9 mg g-1 para o BDG e BPC, ambos pirolisados a 350 °C, respectivamente. A superior CMAP dos biocarvões dopados com Al foi atribuída ao fato de o cátion que faz a ponte (Al3+) ser trivalente, com elevada afinidade pelo P. A elevada adsorção de Al pelos biocarvões corrobora com tal afirmação. Ambos os biocarvões, produzidos pelos dois processos de dopagem, tiveram uma dessorção de P em torno de 80 % do valor adsorvido, permitindo a inferência de que estes produtos possuem a capacidade de serem utilizados no reuso de nutrientes, mitigando outro problema ambiental: o uso das reservas finitas de P. Com os resultados positivos advindos da pirolisação dos materiais nesta tese, constatamos o potencial do biocarvão como mitigador de GEE e recuperador de águas.

Land use change (LUC) induces modifications on soil organic matter (SOM), which is one of the main source of uncertainty in life cycle assessments of biofuels. In Brazil, currently the world largest producer of sugarcane and second biggest producer of bioethanol, the potential negative effects of LUC has raised doubts about the sugarcane ethanol as a sustainable option. Recently, most of sugarcane expansion has been placed over extensive pastures. Therefore, we conducted a field study within the south-central Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, to evaluate the effects of the most common LUC sequence in sugarcane expansion areas (i.e., conversions from native vegetation to pasture and from pasture to sugarcane) on SOM. Our main hypothesis is that the conversion of degraded pastures to unburnt sugarcane enhance SOM quantity and quality from sites in Brazil. Long-term conversion from native vegetation to pasture induced significant C stock losses (1.01 Mg ha-1 yr-1). In contrast, the conversion from pasture to sugarcane increased C stocks at a rate of 1.97 Mg ha-1 yr-1 down to 0-1.0 m depth. In addition, our findings indicated that SOM assessments restricted to the surface soil layers can generate bias in studies regarding LUC. The main difference in SOM molecular composition undergoing the conversion pasture-sugarcane was the notably higher contribution from compounds associated to fresh litter inputs in sugarcane areas, probably related to the high litter input in sugarcane fields under green management in Brazil. The conversion of areas under native vegetation to pasture decreases both the labile C (LC) and the C management index (CMI), whilst the conversion of pasture to sugarcane increased the CMI according to all evaluated methods. Additionally, the method used to quantify LC and CMI is critical to infer about the LUC effects on SOM. The DayCent model estimated that the conversion native vegetation-pasture caused C losses of 0.34±0.03 Mg ha-1 yr-1, whilst the conversion pasture-sugarcane resulted in C gains of 0.16±0.04 Mg ha-1 yr-1 down to 0.3 m depth. Moreover, simulations showed C decreases of 0.19±0.04 Mg ha-1 yr-1 in sugarcane areas with straw removal for second-generation (2G) ethanol production. However, our analysis suggested that adoption of some best management practices can mitigate these losses, highlighting the application of organic amendments (+0.14±0.03 Mg C ha-1 yr-1). Overall, our study showed that the conversion of pastures to sugarcane has positive effects on SOM quantity and quality, increasing the C savings of Brazilian sugarcane ethanol. Moreover, our findings endorse the potential of sugarcane production to partially recover SOM in degraded pastures. However, most of these gains greatly depends on the high litter input in sugarcane fields under green management, and straw removal for 2G ethanol production is likely to potentially affect SOM in areas of sugarcane expansion in Brazil. Finally, based on land availability and positive effects on SOM, we believe that stakeholders involved with the governance of bioethanol expansion should consider ways to incentivize sugarcane expansion on degraded pastures in Brazil. / Alterações na matéria orgânica do solo (MOS) associadas à mudança de uso da terra (MUT) estão entre as principais fontes de incerteza em avaliações do ciclo de vida dos biocombustíveis. No Brasil, atualmente o maior produtor de cana-de-açúcar e o segundo maior produtor de bioetanol do mundo, os possíveis efeitos negativos da MUT geram questionamentos sobre a efetividade do bioetanol como uma opção sustentável. Grande parte da expansão da cana-de-açúcar ocorre em áreas de pastagem. Nesse sentido, conduziu-se um estudo no Centro-Sul do Brasil, a maior região produtora de cana-de-açúcar do mundo, objetivando-se avaliar os efeitos da MUT vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar na MOS. A principal hipótese é que a conversão de pastagens degradadas para o cultivo da cana-de-açúcar melhore a qualidade e a quantidade da MOS. A conversão da vegetação nativa para pastagem induz significativas perdas de C no solo (1,01 Mg ha-1 ano-1). Já a conversão dessas pastagens para cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C, a uma taxa de 1,97 Mg ha-1 ano-1 até 1m de profundidade. Além disso, avaliações da MOS restritas a camadas superficias relacionam-se a indesejáveis vieses em estudos de MUT. A principal diferença na composição molecular da MOS após a conversão de pastagens para cana-de-açúcar é o aumento na contribuição de formas menos estáveis de C, aspecto associado a alta adição de material vegetal ao solo em áreas de cana-de-açúcar sem queima. A conversão da vagetação nativa para pastagem diminui o C lábil (CL), bem como o índice de manejo de C (IMC), enquanto a conversão da pastagem para a cana-de-açúcar aumenta o IMC de acordo com todos os métodos avaliados. Nesse sentido, o método utilizado para quantificar o CL e o IMC é determinante ao se inferir sobre os efeitos da MUT na MOS. O modelo DayCent estimou que a conversão vegetação nativa-pastagem associa-se a perdas de C no solo de 0,34±0,03 Mg ha-1 ano-1, enquanto a conversão pastagem - cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C a 0,16±0,04 Mg ha-1 ano-1 na camada de 0-0,3 m. Além disso, simulações mostraram decréscimos de 0,19±0,04 Mg ha-1 ano-1 do C do solo nas áreas de cana-de-açúcar com remoção de palha para produção de etanol de segunda gereção (2G). No entanto, a adoção de algumas práticas de manejo podem mitigar essas perdas, com destaque para a aplicação de vinhaça e torta de filtro (+0,14±0,03 Mg C ha-1 ano-1). Nosso estudo mostrou que a conversão de pastagens para cana-de-açúcar apresenta efeitos positivos na qualidade e na quantidade da MOS, favorecendo o balanço de C do etanol brasileiro. Nossos resultados endorsam o potencial da cana-de-açúcar em recuperar, parcialmente, os estoques de C em pastagens degradadas. No entanto, esses ganhos são altamente dependentes da alta adição de resíduos vegetais nas áreas de cana-de-açúcar, e a remoção de palha para produção de etanol 2G poderá afetar a MOS em áreas de expansão. Por fim, com base na disponibilidade de áreas e nos efeitos positivos sobre a MOS, meios para estimular a expansão da cana-de-açúcar em áreas de pastagem degradadas no Brasil devam ser considerados.

Globally land use change (LUC) with increasing in land use intensity has led to a decrease in soil organic matter (SOM). The reduction of soil C stock across LUC has been accompanied by a destabilization of soil structure and increases the soil erosion susceptibility. The destabilized soil structure is also concomitant with a loss of soil biodiversity and in particular, soil macroinvertebrate community. The focus of this dissertation is the effect of LUC with increasing in land use intensity on soil macrofauna, aggregation and SOM allocation. We hypothesized that LUC reduces soil macrofaunal biodiversity and consequently decreases soil engineering processes, resulting in destabilization of soil structure and impairing the ability of soil to physically protect SOM from decomposition inside stable aggregates, finally leading to depleted SOC stocks across LUC. In order to test these hypotheses, we conducted a field survey in 3 chronosequences of land use comprising native vegetation (NV), pasture (PA), and sugarcane crop (SC) in Central-Southern Brazil. This land use sequence provides a gradient of land use intensity and is projected to add 6.4 Mha of new sugarcane areas in Brazil by 2021. At each sampling point soil blocks of 25 X 25 cm and 5 x 5 cm to 10 cm depth were simultaneously collected from 0-10 cm, 10-20 cm, and 20-30 cm soil layers, for macrofauna isolation and aggregate fractionation, respectively. Within a radius of 6 meters around each sampling point, 12 subsamples were also collected from the same soil layers, and combined for total soil C and N concentration. An average reduction of 89% in the density of the soil macrofaunal community was observed when SC replaces PA, and a loss of 39% in the diversity of macrofauna groups. Our findings showed that, over a range of soil textures (16 - 66% clay), such biodiversity loss was strongly correlated with the destabilization of soil structure across LUC, whereas soil texture was not so. These observations consistently indicate that the abundance of detritivore soil animals, especially earthworms and termites, may be a significant predictor of soil structure transformations across LUC in tropical environments. Moreover, the sharp reduction in the abundance of earthworms was strongly positively correlated with the decrease in intra macroaggregate-associated C. As a result, after more than 20 years of sugarcane crop there were losses of 40 and 35% of C and N stocks, respectively, resulting in a rate of C emission of 1.3 Mg ha-1 yr-1. This C loss primarily occurred in the macroaggregate-associated C, as a result of the faster macroaggregate turnover under SC. In summary, the results presented here provide a mechanistic explanation as to why there is soil C depletion when increasing land use intensity in tropical soils: the huge reduction in the abundance of soil engineering invertebrates after LUC impair the ability of soil to physically protect SOM from decomposition inside stable aggregates, and therefore it is a primary mechanism controlling the soil C stocks\' depletion across LUC. / Globalmente mudanças no uso da terra (MUT) com o aumento da intensidade de uso do solo têm levado a uma diminuição da matéria orgânica do solo (MOS). A redução do estoque de C do solo após MUT tem sido acompanhada por uma desestabilização da estrutura do solo e aumento da susceptibilidade a erosão. A desestabilização da estrutura também é concomitante com a perda da biodiversidade do solo e, em particular, da comunidade de macroinvertebrados do solo. O foco deste trabalho é o efeito de MUT com aumento na intensidade de uso do solo sobre a macrofauna do solo, agregação e alocação da MOS. Nossa hipótese é que MUT reduz a diversidade da macrofauna do solo e, conseqüentemente, diminui os processos de engenharia de solo, resultando na desestabilização da estrutura do solo e prejudicando a capacidade do solo para proteger fisicamente a MOS da decomposição dentro de agregados estáveis, finalmente levando a redução dos estoques de C após MUT. Foi realizada uma pesquisa em 3 cronosseqüências de uso da terra que compreendem vegetação nativa (NV), pastagem (PA), e cana-de-açúcar (CA) na região Centro-Sul do Brasil. Esta MUT fornece um gradiente de intensidade de uso do solo e é projetada para adicionar 6,4 Mha de novas áreas de CA no Brasil até 2021. Em cada ponto de amostragem de solo blocos de 25 x 25 cm e 5 x 5 cm a 10 cm de profundidade foram coletados simultaneamente das camadas 0-10 cm, 10-20 cm e 20-30 cm de solo, para isolamento da macrofauna e fracionamento de agregados, respectivamente. Foi observada uma redução média de 89% na densidade da comunidade da macrofauna quando CA substitui PA, e uma perda de 39% da diversidade de grupos. Nossos resultados mostraram que, em um intervalo de texturas do solo (16-66% de argila), tal perda de biodiversidade foi fortemente correlacionada com a desestabilização da estrutura do solo após MUT. Estas observações indicam consistentemente que a abundância de animais detritívoros, especialmente minhocas e cupins, pode ser um preditor significativo de transformações da estrutura do solo em MUT. Além disso, a forte redução na abundância de minhocas foi fortemente e positivamente correlacionada com a diminuição do C alocado intra macroagregados. Como resultado, após mais de 20 anos de cultura de CA houve perdas de 40 e 35% dos estoques de C e N, respectivamente, resultando em uma taxa de emissão de C de 1,3 Mg ha-1 ano-1. Esta perda de C ocorreu principalmente no C associado aos macroagregados, como um resultado da reciclagem mais rápida dos macroagregados sob CA. Em resumo, os resultados aqui apresentados fornecem uma explicação mecanicista a respeito de porque há esgotamento do C do solo quando aumenta-se a intensidade de uso do solo em ambientes tropicais: a enorme redução na abundância de invertebrados \"engenheiros do solo\" após MUT prejudica a capacidade do solo para proteger fisicamente a MOS da decomposição dentro de agregados estáveis, e, portanto, é um mecanismo primário controlando a redução dos estoques de C no solo relacionada a MUT.

Land use change (LUC) induces modifications on soil organic matter (SOM), which is one of the main source of uncertainty in life cycle assessments of biofuels. In Brazil, currently the world largest producer of sugarcane and second biggest producer of bioethanol, the potential negative effects of LUC has raised doubts about the sugarcane ethanol as a sustainable option. Recently, most of sugarcane expansion has been placed over extensive pastures. Therefore, we conducted a field study within the south-central Brazil, the largest sugarcane-producing region in the world, to evaluate the effects of the most common LUC sequence in sugarcane expansion areas (i.e., conversions from native vegetation to pasture and from pasture to sugarcane) on SOM. Our main hypothesis is that the conversion of degraded pastures to unburnt sugarcane enhance SOM quantity and quality from sites in Brazil. Long-term conversion from native vegetation to pasture induced significant C stock losses (1.01 Mg ha-1 yr-1). In contrast, the conversion from pasture to sugarcane increased C stocks at a rate of 1.97 Mg ha-1 yr-1 down to 0-1.0 m depth. In addition, our findings indicated that SOM assessments restricted to the surface soil layers can generate bias in studies regarding LUC. The main difference in SOM molecular composition undergoing the conversion pasture-sugarcane was the notably higher contribution from compounds associated to fresh litter inputs in sugarcane areas, probably related to the high litter input in sugarcane fields under green management in Brazil. The conversion of areas under native vegetation to pasture decreases both the labile C (LC) and the C management index (CMI), whilst the conversion of pasture to sugarcane increased the CMI according to all evaluated methods. Additionally, the method used to quantify LC and CMI is critical to infer about the LUC effects on SOM. The DayCent model estimated that the conversion native vegetation-pasture caused C losses of 0.34±0.03 Mg ha-1 yr-1, whilst the conversion pasture-sugarcane resulted in C gains of 0.16±0.04 Mg ha-1 yr-1 down to 0.3 m depth. Moreover, simulations showed C decreases of 0.19±0.04 Mg ha-1 yr-1 in sugarcane areas with straw removal for second-generation (2G) ethanol production. However, our analysis suggested that adoption of some best management practices can mitigate these losses, highlighting the application of organic amendments (+0.14±0.03 Mg C ha-1 yr-1). Overall, our study showed that the conversion of pastures to sugarcane has positive effects on SOM quantity and quality, increasing the C savings of Brazilian sugarcane ethanol. Moreover, our findings endorse the potential of sugarcane production to partially recover SOM in degraded pastures. However, most of these gains greatly depends on the high litter input in sugarcane fields under green management, and straw removal for 2G ethanol production is likely to potentially affect SOM in areas of sugarcane expansion in Brazil. Finally, based on land availability and positive effects on SOM, we believe that stakeholders involved with the governance of bioethanol expansion should consider ways to incentivize sugarcane expansion on degraded pastures in Brazil. / Alterações na matéria orgânica do solo (MOS) associadas à mudança de uso da terra (MUT) estão entre as principais fontes de incerteza em avaliações do ciclo de vida dos biocombustíveis. No Brasil, atualmente o maior produtor de cana-de-açúcar e o segundo maior produtor de bioetanol do mundo, os possíveis efeitos negativos da MUT geram questionamentos sobre a efetividade do bioetanol como uma opção sustentável. Grande parte da expansão da cana-de-açúcar ocorre em áreas de pastagem. Nesse sentido, conduziu-se um estudo no Centro-Sul do Brasil, a maior região produtora de cana-de-açúcar do mundo, objetivando-se avaliar os efeitos da MUT vegetação nativa - pastagem - cana-de-açúcar na MOS. A principal hipótese é que a conversão de pastagens degradadas para o cultivo da cana-de-açúcar melhore a qualidade e a quantidade da MOS. A conversão da vegetação nativa para pastagem induz significativas perdas de C no solo (1,01 Mg ha-1 ano-1). Já a conversão dessas pastagens para cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C, a uma taxa de 1,97 Mg ha-1 ano-1 até 1m de profundidade. Além disso, avaliações da MOS restritas a camadas superficias relacionam-se a indesejáveis vieses em estudos de MUT. A principal diferença na composição molecular da MOS após a conversão de pastagens para cana-de-açúcar é o aumento na contribuição de formas menos estáveis de C, aspecto associado a alta adição de material vegetal ao solo em áreas de cana-de-açúcar sem queima. A conversão da vagetação nativa para pastagem diminui o C lábil (CL), bem como o índice de manejo de C (IMC), enquanto a conversão da pastagem para a cana-de-açúcar aumenta o IMC de acordo com todos os métodos avaliados. Nesse sentido, o método utilizado para quantificar o CL e o IMC é determinante ao se inferir sobre os efeitos da MUT na MOS. O modelo DayCent estimou que a conversão vegetação nativa-pastagem associa-se a perdas de C no solo de 0,34±0,03 Mg ha-1 ano-1, enquanto a conversão pastagem - cana-de-açúcar associa-se a ganhos de C a 0,16±0,04 Mg ha-1 ano-1 na camada de 0-0,3 m. Além disso, simulações mostraram decréscimos de 0,19±0,04 Mg ha-1 ano-1 do C do solo nas áreas de cana-de-açúcar com remoção de palha para produção de etanol de segunda gereção (2G). No entanto, a adoção de algumas práticas de manejo podem mitigar essas perdas, com destaque para a aplicação de vinhaça e torta de filtro (+0,14±0,03 Mg C ha-1 ano-1). Nosso estudo mostrou que a conversão de pastagens para cana-de-açúcar apresenta efeitos positivos na qualidade e na quantidade da MOS, favorecendo o balanço de C do etanol brasileiro. Nossos resultados endorsam o potencial da cana-de-açúcar em recuperar, parcialmente, os estoques de C em pastagens degradadas. No entanto, esses ganhos são altamente dependentes da alta adição de resíduos vegetais nas áreas de cana-de-açúcar, e a remoção de palha para produção de etanol 2G poderá afetar a MOS em áreas de expansão. Por fim, com base na disponibilidade de áreas e nos efeitos positivos sobre a MOS, meios para estimular a expansão da cana-de-açúcar em áreas de pastagem degradadas no Brasil devam ser considerados.

Neste estudo, foi comparada a eficácia de dois modelos de gestão de materiais: o primeiro foi o modelo tradicional, com controle manual e com reposição de estoque baseado em cotas preestabelecidas, adotado pelo Hospital Universitário da Universidade de São Paulo (HU-USP), desde 1981; e o segundo modelo, implementado em 2008, com gestão informatizada e reposição de estoque segundo os princípios do just in time. Assim, os objetivos específicos foram comparar a quantidade e o custo dos materiais médico-hospitalares consumidos e em estoque antes e após a implantação do Sistema de Gestão de Materiais informatizado (SGM) e, identificar o consumo dos kits cirúrgicos e anestésicos após a implantação do novo sistema. Trata-se de um estudo comparativo com abordagem quantitativa, desenvolvido no Centro Cirúrgico do HU-USP. Para a coleta de dados, foram utilizados quatro instrumentos: planilha de movimento cirúrgico e a caracterização do paciente; planilha de consumo do material; planilha de kits cirúrgicos e anestésicos; e a planilha de dados sobre estoque de materiais. A população foi constituída por 400 itens de materiais médico-hospitalares do setor de Centro Cirúrgico, no período de fevereiro a maio de 2007 e fevereiro a maio de 2008. Os resultados mostraram que o consumo de materiais do Centro Cirúrgico em 2008 reduziu 8,13% em relação ao ano de 2007 e o custo total dos materiais consumidos tiveram um acréscimo de 2,20%, não tendo representação estatística significativa. Quanto aos kits de procedimentos cirúrgicos e anestésicos, nos quatro meses estudados no ano de 2008, 64,7% do consumo de materiais fizeram parte do kit e 35,3% foram materiais avulsos consumidos durante a cirurgia. Foram utilizados 81tipos de kits sendo que, 54 (66,6%) apresentaram um consumo de material abaixo de 51,9%. Houve uma redução de materiais em estoque no Centro Cirúrgico em 2008 de 26,22% em relação ao ano de 2007 e uma redução de 12,46% do custo / This study involved the comparison of the efficiency of two models of management of hospital medical materials: the first was the traditional model, manually controlled and with stock reposition based on pre-determined quotas adopted by the Hospital Universitário of the University of São Paulo (HU-USP) since 1981; the second model, implemented in 2008, was under an automated management and stock reposition system following the just-in-time parameters. The specific objectives of the study were thus (1) to compare the volume and the cost of the hospital medical materials used with the ones remained in stock before and after the implementation of the automated System of Management of Materials (SGM-Sistema de Gestão de Materiais); and (2) to determine the use of surgical kits and anesthetics also after the implementation of the new system. It also focused on a quantitative approach adopted in the Surgical Center of HU-USP. To achieve a comprehensive result, four types of Control Sheets were used to assemble the data: the surgical activity and the status of the patient; the volume of the material used; the surgical kits and anesthetics; and on the data of the stock of materials. The analysis involved 400 items of hospital medical materials of the Surgical Center sector in the month-periods of February to May of 2007 and of 2008. The results indicated an 8.13% reduction in the use of materials in the Surgical Center in 2008 as compared to 2007, and an increase of 2.20% in the total cost of material, the latter considered to be of no statistical significance. As far as the kits of surgical procedures and anesthetics are concerned, in the four-month period of 2008, 64.7% of the use of materials was out of the kit, and 35.3% represented other assorted materials used during the surgeries. 81 types of kits were used of which 54 (66.6%) decreased 51.9% in the use of kit-related materials. In 2008 there was a 26.22% stock reduction of materials in the Surgical Center as compared to 2007 and a 12.46% cost reduction