Made available in DSpace on 2017-07-25T19:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joelcio E.pdf: 2686383 bytes, checksum: 4ea94bfca4c06a1d4a43d47175582d2a (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Agriculture and generally livestock, the way in which they were driven from the green revolution walked deep-rooted form of externalities are these positive and / or negative,and in this context there is a need for improvement of applicable methodologies to map these, so this study aims to assess the dynamics of a unit of agricultural and livestock production temporally through emergy methodologies and inventory of greenhouse gases - GHGs. For the evaluation of proposed methodologies used a unit of agricultural and livestock production in the municipality of Carambei, state of Paraná, Brazil, and this computed data eleven years, starting in 2005 and ending in the year 2016 range this that makes up ten years of mainly agricultural production and a year with the entry of the livestock sector, this important dynamic in the time proposed comparison. By Emergy methodology sought to calculate besides the Transformity values (Tr), Renewability (%R), Income Ratio Emergy Net (EYR), Emergy Investment Ratio (EIR), Environmental load (ELR) and Sustainability Index (SI) and through the GHG inventory evaluation established that the calculations for the application of organic fertilizers, synthetic nitrogenous fertilizers, lime, urea, pesticides, also enteric fermentation, handling of animal waste (nitrous oxide and methane) , secondary sources of N2O (atmospheric deposition and leaching or runoff), crop residues, mechanized operations, electric power and combustion stationary. As the emergy methodology there was a major change of Tr values over the period studied reaching extreme values of 60276.40 sej.J-1 in year three to 121,255.08 sej.J-1 in the last year of study in However other values observed for% R,EYR, EIR, ELR and SI have not undergone substantial change, and generally behaved as regular, as the GHG observed an important dynamic of CO2 mitigation on the ground,starting from value of 13.76 t ha-1 at baseline to 39.15 Mg ha-1 in the last year survey, with special contribution of the livestock sector in this dynamic, as GHG emissions was observed that the entrance of livestock sector in the unit contributed decisively to a significant increase, especially influenced by the CH4 emission arising from enteric fermentation, however when computing the balance of CO2eq for the period studied there was no major change presenting minimum value of 4.93 MgCO2eq ha-1 in year four and a value of 6.75 MgCO2eq ha-1 in the last year of study, through the relationship established between the two methods was found to be an important change of the unit studied from the entrance to the livestock sector, the ratio Tr / CO2 balance showed minimum values 8.18 in the year seven to maximum 16.55 in the past year and the produced energy ratio (MJ) for the issuance of CO2eq (kg) showed 30.62 MJ values KgCO2eq-1 in year 2 to 8.97 MJ KgCO2eq-1 in the last year. In general it can be concluded that there was a negative change in the order of 65% for the system as a whole is subject to the emergy aspects and greenhouse gases listed after the entry of the livestock sector in the studied unit. / A agricultura e a pecuária de modo geral, da maneira em que foram impulsionadas a partir da revolução verde caminharam de forma extremamente arraigada de externalidades sejam estas positivas e/ou negativas. Neste contexto surge a necessidade de aprimoramento de metodologias aplicáveis ao mapeamento destas, assim o presente estudo visa avaliar a dinâmica de uma unidade de produção agrícola e pecuária temporalmente, através das metodologias emergética e de inventário da emissão de gases de efeito estufa - GEE. Para a avaliação das metodologias propostas utilizou-se uma unidade de produção agrícola e pecuária situada no município de Carambeí, estado do Paraná, Brasil, sendo nesta computado os dados de onze anos, iniciando no ano de 2005 e finalizando no ano de 2016, intervalo este que compõe dez anos de produção essencialmente agrícola e um ano com a entrada do setor pecuário, dinâmica importante para a comparação temporal proposta. Através da metodologia emergética buscou-se calcular os valores de: Transformidade (Tr), Renovabilidade (%R), Razão de Rendimento Emergético Líquido (EYR), Razão de Investimento de Emergia (EIR), Carga Ambiental (ELR) e Índice de Sustentabilidade (SI) e através da avaliação de inventário de GEE estabeleceu-se os cálculos referentes à aplicação de fertilizantes orgânicos, fertilizantes nitrogenados sintéticos, calcário, ureia, defensivos agrícolas, também da fermentação entérica, manejo de dejetos de animais (Óxido nitroso e Metano), fontes secundárias de N2O (deposição atmosférica e lixiviação ou escoamento superficial), resíduos de colheitas, operações mecanizadas, energia elétrica e combustão estacionária. Quanto a metodologia emergética observou-se uma importante alteração dos valores de Tr ao longo do período estudado atingindo valores extremos de 60.276,40 sej.J-1 no ano três a 121.255,08 sej.J-1 no último ano de estudo, em contrapartida os demais valores observados para %R, EYR, EIR, ELR e SI não sofreram alteração substancial, sendo que de maneira geral se comportaram como sendo regulares. Quanto aos GEE observou-se uma importante dinâmica de mitigação de CO2 no solo, partindo do valor de 13,76 Mg ha-1 no início do estudo para 39,15 Mg ha-1 no último ano de levantamento, com especial contribuição do setor pecuário nesta dinâmica. Observou-se ainda que na emissão de GEE a entrada do setor pecuário na unidade contribuiu de maneira decisiva para um aumento expressivo, em especial influenciado pela emissão de CH4 advindo da fermentação entérica, porém quando computado o saldo de CO2eq para o período estudado observou-se não haver grande alteração apresentando valor mínimo de 4,93 MgCO2eq ha-1 no ano quatro e valor de 6,75 MgCO2eq ha-1 no último ano de estudo. Através da relação estabelecida entre as duas metodologias constatou-se uma importante alteração da unidade estudada a partir da entrada do setor pecuário, a relação Tr/Saldo de CO2 apresentou valores mínimos de 8,18 no ano sete ao máximo de 16,55 no último ano e a relação de energia produzida (MJ) para a emissão de CO2eq (Kg) apresentou valores de 30,62 MJ KgCO2eq-1 no ano dois a 8,97 MJ KgCO2eq-1 no último ano. De maneira geral pode-se concluir que houve um alteração negativa na ordem de 65% para o sistema como um todo se observados os aspectos emergéticos e de gases de efeito estufa relacionados após a entrada do setor pecuário na unidade estudada.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The objective was to assess the changes promoted in the stocks and flows of C and N from the soil by farming systems agroforestry (agrosilvipasture - AGP and silvipasture - SILV) and traditional (TR), compared to natural vegetation of Caatinga (VN), after 13 years, the experiment was installed on a typical Ortic Chromic Luvisol, the city of Sobral, CearÃ. Soil samples were collected at depths 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 and 40-60 cm, relief in four replicates per. Was determined by the total carbon carbon (TOC); total nitrogen (NT) and bulk density. The gas flow was measured using an analyzer in the field of O2, CO2, NO / NO x and SO 2 (UNIGAS Eurotron 3000). To this end, were used for still cameras based on galvanized steel and PVC cover installed in the field. The sampling was done in three replicates, considering the relief plan, convex and concave in each study situation. For each determination were performed triplicate, totaling nine chambers for relief. Soil samples were collected for determination of soil bulk density (Ds) and particle (Dp) and gravimetric moisture (Ug), which allowed the calculation of total porosity (Pt) and the pore space filled with water (EPPA). Among the agroforestry systems studied, the silvipasture, long-term, promoted greater reductions in C stocks and N, the system promoted agrossilvipastroil lower losses and represents a sustainable alternative to sequestration of soil C and N in the Brazilian semi-arid conditions. The traditional cropping system provided a reduction of 58.87 and 9.57 (Mg ha-1), which meant, a reduction of 6.5 and 1.06 (Mg ha-1), for those of TOC and TN, respectively. These results demonstrate the inadequacy of this system for the Brazilian semi-arid conditions. The concave topography (AGP) and flat (SILV) showed the highest values of TOC. For NT the concave shape (VN, AGP, and SILV) showed the highest values. Flows of C-CO2 varied with the time, AGP and SILV being similar to NV in the wet season, while in the dry season are higher. The TR has a different behavior, being higher during the wet season and similar to AGP and SILV in the dry. The flow behavior of NO present without a tendency similar to C-CO2: AGP and SILV presents similar to each other in the wet season, but smaller than VN. During the dry SILV and VN are larger than AGP. In TR NO was not detected in the two periods. The convex shape of relief TR system showed the highest values of C-CO2 fluxes in the wet season. In the dry season were found higher values of C-CO2 flows in AGP, SILV and RT, compared to NV flat terrain. Soil moisture was the variable most correlated with the fluxes of NO, what might be observed in systems SILV and AGP and VN convex reliefs. / Objetivou-se avaliar as alteraÃÃes promovidas nos estoques e fluxos de C e N do solo por sistemas agrÃcolas agroflorestais (Agrossilvipastoril â AGP e Silvipastoril â SILV) e tradicional (TR), comparativamente à vegetaÃÃo natural de Caatinga (VN), apÃs 13 anos, em experimento instalado sobre um Luvissolo CrÃmico Ãrtico tÃpico, no municÃpio de Sobral, CearÃ. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 e 40-60 cm, em quatro repetiÃÃes, considerando os relevos plano, convexo e cÃncavo em cada situaÃÃo de estudo. Nestas amostras foram determinados o carbono orgÃnico total do solo (COT), nitrogÃnio total (NT), densidades do solo (Ds) e de partÃcula (Dp) e a umidade gravimÃtrica (Ug), o que possibilitou o cÃlculo da porosidade total (Pt) e o espaÃo poroso preenchido por Ãgua (EPPA). O fluxo dos gases foi quantificado no campo utilizando um analisador de O2, CO2, NO/NOX e SO2 (UnigÃs Eurotron 3000). Para tanto, foram utilizadas cÃmaras estÃticas com base de aÃo galvanizado e tampa de PVC instaladas no campo em triplicatas, totalizando nove cÃmaras por relevo. Entre os sistemas agroflorestais estudados, o silvipastoril, em longo prazo, promoveu maiores reduÃÃes nos estoques de C e N, enquanto que agrossilvipastoril promoveu menores perdas, representando uma alternativa sustentÃvel para o sequestro de C e N do solo nas condiÃÃes semiÃridas brasileira. O sistema de cultivo tradicional (TR) apresentou reduÃÃo no perÃodo 13 anos de 58,87 e 9,57 Mg ha-1 (6,5 e 1,06 Mg ha-1 ano-1) dos estoques de COT e NT, respectivamente, o que comprova a nÃo adequaÃÃo deste sistema para as condiÃÃes semiÃridas brasileiras. Os relevos cÃncavo (AGP) e plano (SILV) apresentaram os maiores valores de estoques de COT, enquanto que para o NT, a forma cÃncava apresentou os maiores valores, no caso VN, AGP e SILV. Os fluxos de C-CO2 variaram com a Ãpoca, sendo AGP e SILV semelhantes à VN no perÃodo Ãmido, enquanto no perÃodo seco estes mesmos sistemas foram maiores. O TR apresenta comportamento diferenciado, sendo maior no perÃodo Ãmido e semelhante ao AGP e SILV no seco. Os fluxos de NO apresentaram comportamento com tendÃncia diferente do C-CO2: AGP e SILV apresentaram-se semelhantes entre si no perÃodo Ãmido, porÃm menores que VN. No perÃodo seco, SILV e VN foram maiores que AGP. No TR, o NO nÃo foi detectado nos dois perÃodos. O relevo convexo no TR apresentou os maiores valores de fluxos de C-CO2 no perÃodo Ãmido. No perÃodo seco foram encontrados maiores valores de fluxos de C-CO2 em AGP, SILV e TR em relaÃÃo à VN no relevo plano. A umidade do solo foi a variÃvel que mais se correlacionou com os fluxos de NO, o que pÃde ser observado nos sistemas SILV e AGP e na VN relevos convexos.

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A Amazônia brasileira compreende uma área maior que 5 milhões de km2, o que corresponde a 61 % do território brasileiro. A região norte produz 72,45% da madeira em tora do Brasil, o estado do Pará contribui com 55,47% de acordo com IBMA (2007). A exploração madeireira na Amazônia é caracterizada como “garimpagem florestal”, ou seja, os exploradores entram na floresta selecionam as toras de valor comercial e a retiram. Passando-se certo tempo, eles voltam novamente a essa área e a exploram, esse processo de exploração está acontecendo em um intervalo de tempo cada vez menor. A Amazônia legal abrigava 833 serrarias circulares em 1998. Essas serrarias estavam localizadas principalmente no estuário amazônico (71%) – nos furos e tributários dos rios Amazonas, Xingu, Tocantins e Pará. Essas processadoras familiares consumiram conjuntamente 1,3 milhões de metros cúbicos de madeira em tora (5% da produção da Amazônia). Neste trabalho estimou-se o balanço de carbono em serrarias do estuário do rio Amazonas e foi desenvolvido o ciclo de vida do carbono para uma serraria no estuarino amazônico. Foi identificado que no processo produtivo da comunidade há um caminho bem definido do recurso natural (biomassa/madeira): exploração florestal, transporte de biomassa, transformação (empresas madeireiras) / processos produtivos, geração e utilização de resíduos, transporte de madeira processada, comercialização/mercado. O objetivo deste trabalho foi avaliar os recursos energéticos através do fluxo (inputs e outputs) da madeira e da energia no processo. Para isso, desenvolveu um modelo que simulou os fluxos de carbono, da madeira e a área afetada pela exploração. Neste trabalho criou-se um modelo específico onde se avaliou o fluxo de carbono para o cenário estudado; a avaliação do impacto ambiental foi alcançada, onde obteve um valor positivo, uma captura de carbono cerca de 55 tCO2/mês, mesmo com a baixa eficiência do sistema produtivo, em torno de 36% conclui-se que o sistema atual de exploração não polui mas poderia ser melhorado a fim de alcançar uma maior eficiência do processo produtivo. Enquanto ao resíduo gerado aproximadamente 64% do volume de madeira que entra na serraria conseguira gerar aproximadamente 1240 kW de energia elétrica mensal. / The Amazon Region has a huge amount of biomass resources. The Brazilian Amazon comprises an area larger than 5 million km2, which represents 61% of the Brazilian territory. The Brazilian northern region produces 72.45% of the produced round wood in Brazil; the State of Pará shares 55.47% of that production. Generally, in Amazon region the lumbers get into the forest to select the logs to being cut. Some years later they return again to the same area to harvest again, and the interval time reduces each year. The Amazon region contained 833 sawmills in 1998. These sawmills were located mainly in the Amazon estuary (71%). These wood producers share 1.3 million cubic meters of wood logs (5% of production Amazon). The present work estimated the carbon balance of sawmills in the Amazon River estuary. A life cycle analysis was developed to estimate the carbon balance of the studied sawmills. The study was focused on the wood products considering the process used in small Amazonian communities. There is a well-defined path of the natural resource (biomass/wood) such as: forestry, transportation of biomass, transformation (business/timber) / processes, generation and use of wastes, transport of processed timber, marketing. The energy balance was also analyzed through the flow (inputs and outputs) of wood and carbon during the cycle. A numerical model was developed to simulate the flow of carbon, energy, wood and area affected by exploitation. This work developed a specific model for the evaluation of the carbon flow, the environmental impact assessment was reached, where it shown a positive value, a carbon capture about 55 tCO2/month, even with a low production efficiency system, around 36%. The results show that the current operating system does not pollute but could be improved to achieve higher efficiency in the production process. The waste generated was approximately 64% of the volume of wood entering the mill, its application could be managed to generate approximately 1240 kilowatts of electricity monthly.

Devido à intensificação das alterações climáticas por causas antrópicas, ao reconhecimento da importância ambiental das Matas Ciliares e sua intensa degradação, este trabalho apresenta uma análise das possibilidades de obtenção de crédito de carbono para comunidade de baixa renda, como parte de um incentivo para a restauração destas áreas. Dois caminhos são demonstrados: i) via projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), no âmbito do Protocolo de Quioto, que geram créditos chamados Reduções Certificadas de Emissões, e ii) via projetos do esquema voluntário, que geram Reduções de Emissões Voluntárias. Ambos encontram dificuldades na elaboração e implantação destes projetos, como por exemplo, a elegibilidade de uma área a ser restaurada, estudo de linha de base, monitoramento, riscos de não-permanência do carbono estocado, estrutura técnico-operacional, custos operacionais e transacionais, mercado regulado em consolidação, garantia do recebimento dos créditos. Apesar disto, este segundo mercado apresenta maior flexibilidade e aceitação dos projetos florestais. Os benefícios sócio-ambientais destes projetos são significativos e a valoração de seus serviços ambientais pode reverter-se em incentivos financeiros para a comunidade de baixa renda, desde que adequadamente remunerado. O crédito de carbono pode auxiliar na implantação destes projetos, contribuindo com a restauração local destas áreas e com o seqüestro de carbono da atmosfera, sendo esta uma questão global. / Due to intensification in climate changes by antropogenic causes, to the recognition of the environmental importance of the Gallery Forest and its intense degradation, this work presents an analysis of the possibilities of carbon credit attainment by low-income community, as part of an incentive program for the restoration of these areas. Two ways are demonstrated: i) projects of Clean Development Mechanism (CDM), in the scope of the Kyoto Protocol, that generate credits called Certified Emission Reductions, and ii) projects based on voluntary scheme, that generate Voluntary Emission Reductions. Both are difficult to organize and implement. For example: the eligibility of an area, baseline study, monitoring, non-permanence risks of storaged carbon, technical and operational structures, operational and business costs, regulated market in consolidation and guarantee of credit acquisition. Nevertheless, this second market presents greater flexibility and acceptance for the forest projects. The social-environmental benefits of these projects are significant and the valuation of their environmental services can revert in financial incentives for low-income community, since that adequately remunerated. The carbon credit can help in the implementation of these projects, contributing for local restoration of the areas and also for carbon capture by the atmosphere, which this is a global subject.

Mangroves are coastal ecosystems that provide many ecosystem services, for example: (i) carbon sequestration; (ii) mitigation of greenhouse gas emissions; (iii) retention and immobilization of contaminants; (iv) nursery for several marine species; so it is necessary to develop mangrove protection and recovery initiatives, which are among the most impacted and degraded ecosystems in the world. In addition, many ecosystem services are related to pedogenetic soil processes, however, few studies have carried out this approach. Therefore, this study aimed to analyze two mangrove recovery initiatives in different soil contexts, aiming at identifying the restoration of pedogenetic processes and soil quality. Therefore, two mangroves with reforestation areas were analyzed in two compartments of the Brazilian coast: a) one in the state of Ceará (CE) located in the northeast region marked by a source material rich in quartz and semiarid climate; b) another located in the state of Rio de Janeiro (RJ), in the Southeast region, which presents material rich in iron and a humid tropical climate. In both sites, it was possible to observe the reestablishment of pedogenetic processes such as paludization, gleization and sulfidization, which are related to ecosystem services such as carbon sequestration and retention and immobilization of contaminants. Our study also identified the soil quality improvement using the Soil Management Assessment Framework (SMAF) tool, it is emphasized that this approach has never been used in studies involving mangroves. In fact, mangrove revegetation initiatives were able to increase soil quality of parameters such as: bulk density, carbon content, phosphorus content and pH, and the increase in soil quality positively affected the restoration of ecosystem functions such as sequestering carbon. In addition, the SMAF tool proved to be a useful tool for studies of soil quality, however, adjustments should be considered, as well as the number of variables inserted. In general we also identify that the reestablishment of pedogenetic processes may occur in a short period of time and that this approach is fundamental to infer about the capacity of impacted mangroves to develop their ecosystem functions. / Manguezais são ecossistemas costeiros que provisionam múltiplos serviços ecossistêmicos, por exemplo: (i) sequestro de carbono; (ii) mitigação das emissões de gases de efeito estufa; (iii) retenção e imobilização de contaminante; (iv) berçário para diversas espécies marinhas. Assim é necessário desenvolver iniciativas de proteção e recuperação de manguezais, uma vez que estão entre os ecossistemas mais impactados e degradados em todo o mundo. Neste sentido, muitos serviços ecossistêmicos estão relacionados a processos pedogenéticos do solo, no entanto, poucos estudos realizaram essa abordagem. Diante disso, este estudo teve como objetivo analisar duas iniciativas de recuperação de manguezais, em diferentes contextos edáficos, visando identificar o restabelecimento de processos pedogenéticos e a restauração da qualidade do solo. Portanto, foram analisados dois manguezais com áreas de replantio em dois compartimentos da costa brasileira: a) um no estado do Ceará (CE) localizado na região nordeste marcada por um material de origem rico em quartzo e clima semiárido; b) outro localizado no estado do Rio de Janeiro (RJ), região Sudeste, que apresenta material de origem rico em ferro e clima tropical úmido. Em ambos os locais estudados foi possível observar em resposta ao desenvolvimento da vegetação, o restabelecimento de processos pedogenéticos como paludização, gleização e sulfidização que estão relacionados à serviços ecossistêmicos como sequestro de carbono e retenção e imobilização de contaminantes. Nosso estudo também identificou o aumento qualidade do solo utilizando a ferramenta Soil Management Assessment Framework (SMAF), ressalta-se que essa é uma abordagem que nunca foi utilizada em estudos envolvendo manguezais. De fato, as iniciativas de revegetação de manguezais foram capazes aumentar a qualidade do solo a partir de parâmetros como: densidade, conteúdo de carbono, conteúdo de fósforo e pH e o aumento da qualidade do solo afetou positivamente o restabelecimento de funções ecossistêmicas como sequestro de carbono. Além disso, a ferramenta SMAF mostrou-se ser uma ferramenta útil para estudos de qualidade do solo, no entanto ajustes devem ser considerados, assim como o número de variáveis inseridas. Em geral também identificamos que o restabelecimento de processos de pedogenéticos pode ocorrer em curto período de tempo e que essa abordagem é fundamental para inferir sobre a capacidade de manguezais impactados de desenvolver suas funções ecossistêmicas.

[pt] A última etapa do sequestro e armazenamento de carbono (CCS) pode ser realizada pela de injeção de CO2 em reservatórios geológicos. Projetos de CCS fazem parte de uma série de técnicas para a mitigação dos gases do efeito estufa. Neste trabalho, uma metodologia semi-quantitativa para avaliação do risco da injeção de CO2 em reservatórios geológicos é apresentada. Essa metodologia é desenvolvida a partir da criação e utilização de uma matriz de risco. Essa matriz possui em uma direção categorias de severidade ajustadas de forma qualitativa e na outra direção categorias de probabilidade ajustadas a partir de análises probabilísticas. Os valores de risco de uma fonte de perigo são calculados pelo produto de suas severidades com suas probabilidades associadas. As fontes de perigo são problemas relacionados à injeção de CO2 que são selecionadas para análise de um cenário específico. As categorias de severidade são definidas por faixas de níveis de funcionamento de uma fonte de perigo. Diversos métodos de análise probabilística são investigados e a família de métodos do valor médio apresenta características favoráveis ao seu emprego em funções de estado limite complexas. A metodologia é aplicada em um estudo de caso ilustrativo. Com os valores de risco resultantes, faz-se a identificação da principal fonte de perigo e das variáveis aleatórias mais influentes. A avaliação da metodologia indica que ela é uma ferramenta poderosa para os analistas e tomadores de decisão, e tem potencial para auxiliar na fase de planejamento de projetos de CCS. / [en] The last stage of carbon capture and sequestration (CCS) can be performed by CO2 injection process in geological reservoirs. CCS projects belong to a number of ways to mitigate greenhouse gases. In this work, a semi-quantitative methodology to assess the risk of CO2 injection in geological reservoirs is developed. This methodology is based on the establishment and application of a risk matrix. This matrix has in one direction severity categories set in a qualitative way and in the other direction probability categories set from probabilistic analysis. The risk values of a hazard source are calculated by the product of their severities with their associated probabilities. Hazard sources are problems related to the injection of CO2 that are selected for a specific scenario analysis. The severity categories are defined by operating level ranges of a hazard source. Several probabilistic analysis methods are investigated and the family of the mean value methods shows characteristics favoring their use in complex limit state functions.The methodology is applied in an illustrative case study. With the resulting risk values, the identification of the main hazard source and the most inuential random variables are made. Assessment of the methodology indicates that it is a powerful tool for analysts and decision makers, and it has the potential to assist in the CCS project planning phase.

SACRAMENTO, J. A. A. S. Estoques e fluxos de C e N em Sistemas agrícolas tradicional e agroflorestais no Semiárido brasileiro. 2012. 76 f. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Solos e Nutrição de Plantas) - Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2014-09-11T16:46:18Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_jaassacramento.pdf: 1162810 bytes, checksum: 1709bb3360f0140cdbc1f905255069ac (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-09-11T23:23:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_jaassacramento.pdf: 1162810 bytes, checksum: 1709bb3360f0140cdbc1f905255069ac (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-11T23:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_jaassacramento.pdf: 1162810 bytes, checksum: 1709bb3360f0140cdbc1f905255069ac (MD5) Previous issue date: 2012 / The objective was to assess the changes promoted in the stocks and flows of C and N from the soil by farming systems agroforestry (agrosilvipasture - AGP and silvipasture - SILV) and traditional (TR), compared to natural vegetation of Caatinga (VN), after 13 years, the experiment was installed on a typical Ortic Chromic Luvisol, the city of Sobral, Ceará. Soil samples were collected at depths 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 and 40-60 cm, relief in four replicates per. Was determined by the total carbon carbon (TOC); total nitrogen (NT) and bulk density. The gas flow was measured using an analyzer in the field of O2, CO2, NO / NO x and SO 2 (UNIGAS Eurotron 3000). To this end, were used for still cameras based on galvanized steel and PVC cover installed in the field. The sampling was done in three replicates, considering the relief plan, convex and concave in each study situation. For each determination were performed triplicate, totaling nine chambers for relief. Soil samples were collected for determination of soil bulk density (Ds) and particle (Dp) and gravimetric moisture (Ug), which allowed the calculation of total porosity (Pt) and the pore space filled with water (EPPA). Among the agroforestry systems studied, the silvipasture, long-term, promoted greater reductions in C stocks and N, the system promoted agrossilvipastroil lower losses and represents a sustainable alternative to sequestration of soil C and N in the Brazilian semi-arid conditions. The traditional cropping system provided a reduction of 58.87 and 9.57 (Mg ha-1), which meant, a reduction of 6.5 and 1.06 (Mg ha-1), for those of TOC and TN, respectively. These results demonstrate the inadequacy of this system for the Brazilian semi-arid conditions. The concave topography (AGP) and flat (SILV) showed the highest values of TOC. For NT the concave shape (VN, AGP, and SILV) showed the highest values. Flows of C-CO2 varied with the time, AGP and SILV being similar to NV in the wet season, while in the dry season are higher. The TR has a different behavior, being higher during the wet season and similar to AGP and SILV in the dry. The flow behavior of NO present without a tendency similar to C-CO2: AGP and SILV presents similar to each other in the wet season, but smaller than VN. During the dry SILV and VN are larger than AGP. In TR NO was not detected in the two periods. The convex shape of relief TR system showed the highest values of C-CO2 fluxes in the wet season. In the dry season were found higher values of C-CO2 flows in AGP, SILV and RT, compared to NV flat terrain. Soil moisture was the variable most correlated with the fluxes of NO, what might be observed in systems SILV and AGP and VN convex reliefs. / Objetivou-se avaliar as alterações promovidas nos estoques e fluxos de C e N do solo por sistemas agrícolas agroflorestais (Agrossilvipastoril – AGP e Silvipastoril – SILV) e tradicional (TR), comparativamente à vegetação natural de Caatinga (VN), após 13 anos, em experimento instalado sobre um Luvissolo Crômico Órtico típico, no município de Sobral, Ceará. Amostras de solo foram coletadas nas profundidades de 0-6, 6-12, 12-20, 20-40 e 40-60 cm, em quatro repetições, considerando os relevos plano, convexo e côncavo em cada situação de estudo. Nestas amostras foram determinados o carbono orgânico total do solo (COT), nitrogênio total (NT), densidades do solo (Ds) e de partícula (Dp) e a umidade gravimétrica (Ug), o que possibilitou o cálculo da porosidade total (Pt) e o espaço poroso preenchido por água (EPPA). O fluxo dos gases foi quantificado no campo utilizando um analisador de O2, CO2, NO/NOX e SO2 (Unigás Eurotron 3000). Para tanto, foram utilizadas câmaras estáticas com base de aço galvanizado e tampa de PVC instaladas no campo em triplicatas, totalizando nove câmaras por relevo. Entre os sistemas agroflorestais estudados, o silvipastoril, em longo prazo, promoveu maiores reduções nos estoques de C e N, enquanto que agrossilvipastoril promoveu menores perdas, representando uma alternativa sustentável para o sequestro de C e N do solo nas condições semiáridas brasileira. O sistema de cultivo tradicional (TR) apresentou redução no período 13 anos de 58,87 e 9,57 Mg ha-1 (6,5 e 1,06 Mg ha-1 ano-1) dos estoques de COT e NT, respectivamente, o que comprova a não adequação deste sistema para as condições semiáridas brasileiras. Os relevos côncavo (AGP) e plano (SILV) apresentaram os maiores valores de estoques de COT, enquanto que para o NT, a forma côncava apresentou os maiores valores, no caso VN, AGP e SILV. Os fluxos de C-CO2 variaram com a época, sendo AGP e SILV semelhantes à VN no período úmido, enquanto no período seco estes mesmos sistemas foram maiores. O TR apresenta comportamento diferenciado, sendo maior no período úmido e semelhante ao AGP e SILV no seco. Os fluxos de NO apresentaram comportamento com tendência diferente do C-CO2: AGP e SILV apresentaram-se semelhantes entre si no período úmido, porém menores que VN. No período seco, SILV e VN foram maiores que AGP. No TR, o NO não foi detectado nos dois períodos. O relevo convexo no TR apresentou os maiores valores de fluxos de C-CO2 no período úmido. No período seco foram encontrados maiores valores de fluxos de C-CO2 em AGP, SILV e TR em relação à VN no relevo plano. A umidade do solo foi a variável que mais se correlacionou com os fluxos de NO, o que pôde ser observado nos sistemas SILV e AGP e na VN relevos convexos.

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Por estes motivos, novas tecnologias para geração de energia limpa vêm sendo criadas. Um exemplo destas são as células a combustível, que são dispositivos que convertem energia química em elétrica. Porém esta tecnologia apresenta algumas limitações, como deficiências na transferência de elétrons, baixa geração de potência e altos custos associados a utilização de catalizadores metálicos, os quais aumentam os custos de implantação e dificultam sua utilização em larga escala. Visando superar estas limitações uma variação desta tecnologia foi desenvolvida, a chamada célula a combustível fotossintética. Neste tipo de célula a combustível, microalgas como a Chlorella vulgaris são utilizadas no compartimento catódico substituindo catalizadores químicos melhorando sua sustentabilidade e reduzindo os custos de implantação. As utilizações de cátodos de microalgas também colaboram com o sequestro de carbono da atmosfera, o convertendo em oxigênio e biomassa rica em metabolitos de grande valor comercial como amido e lipídios. No presente estudo a microalga C. vulgaris foi utilizada no compartimento catódico de uma célula a combustível fotossintética a fim de se analisar sua eficiência na produção de energia, sua capacidade de sequestrar o dióxido de carbono da atmosfera e seu acúmulo de materiais de reserva como amido e lipídios totais. Na primeira parte deste estudo a microalga C. vulgaris foi utilizada como aceptora de elétrons em um compartimento catódico, onde durante 10 dias de experimento foram avaliados a quantidade de CO2 capturada pelas células de algas (7mg/L de CO2), a composição da biomassa, Amido (3%) e Lipídios (70%) e parâmetros eletroquímicos como a Eficiência Coulômbica (CE = 33,1%) e densidade de corrente máxima (Idmax = 147 mA cm²). Em seguida esta condição foi submetida a um planejamento fatorial completo 2², onde as variáveis independentes, tempo de iluminação e a concentração de nitrogênio foram testadas sobre a produção de eletricidade e acúmulo de amido e lipídios. Durante os experimentos foi constatado que a iluminação é o fator que mais influi na geração de energia, onde foram obtidos valores de densidade de corrente máxima Idmax = 178 mA/cm² com uma eficiência coulômbica de 42,5%, além de uma acumulação máxima de amido de 38% e 77% de lipídios, demonstrando que a utilização de um cátodo fotossintético para produção de energia é viável e eficiente na produção de metabólitos com elevado valor comercial. / The global population growth has caused a substantial increase in demand for energy, which in short-term may cause an energy crisis, since much of the energy consumed throughout the world comes from non-renewable sources like oil. Besides its exploration and use cause great damage to the environment, affecting diverse ecosystems and contributing to global warming. For those reasons, are being created new technologies for clean energy generation. An example of these technologies is Fuel Cells, which are devices that convert chemical energy into electric. However, this technology has some limitations, such as defects in electron transfer, low power output and high costs associated with the use of metal catalysts, which increase deployment costs and hamper its use on a large scale. Aiming to overcome these limitations, a variation of this technology was developed, the so-called photosynthetic fuel cell. In this type of fuel cell, microalgae such as Chlorella vulgaris are used in the cathode compartment replacing chemical catalysts improving their sustainability and reducing deployment costs. The uses of microalgae cathodes also collaborate with carbon capture from the atmosphere, turning it into oxygen and biomass rich in metabolites of great commercial value as starch and lipids. In the current study the microalgae C. vulgaris was used in the cathode compartment of a photosynthetic fuel cell in order to analyze its energy production efficiency, their ability to sequester atmospheric carbon dioxide and its accumulation of reserve materials such as starch and total lipids. The first part of this study microalga C. vulgaris was utilized as an electron acceptor in a cathode compartment, which were analyzed during 10 days of experiment the amount of CO2 captured by the algae cells (7mg/L-1 of CO2), the composition of the biomass starch (3%) and lipids (70%) and electrochemical parameter as coulombic efficiency (CE = 33.1%) and the maximum current density (mA Idmax = 147 cm²). Then this condition was subjected to a complete factorial design 2² where the independent variables, illumination time and the concentration of nitrogen were tested on the production of electricity and accumulation of starch and lipids. During the experiments it was evidenced that enlightenment is the factor that most affects the power generation, which were obtained maximum current density values Idmax = 178 mA/cm² with a coulombic efficiency of 42.5%, and a maximum accumulation of 38% of starch and 77% of lipid, demonstrating that the use of a photosynthetic cathode for energy generation is feasible, and also in the production of metabolites with a high commercial value.

Devido à intensificação das alterações climáticas por causas antrópicas, ao reconhecimento da importância ambiental das Matas Ciliares e sua intensa degradação, este trabalho apresenta uma análise das possibilidades de obtenção de crédito de carbono para comunidade de baixa renda, como parte de um incentivo para a restauração destas áreas. Dois caminhos são demonstrados: i) via projetos de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), no âmbito do Protocolo de Quioto, que geram créditos chamados Reduções Certificadas de Emissões, e ii) via projetos do esquema voluntário, que geram Reduções de Emissões Voluntárias. Ambos encontram dificuldades na elaboração e implantação destes projetos, como por exemplo, a elegibilidade de uma área a ser restaurada, estudo de linha de base, monitoramento, riscos de não-permanência do carbono estocado, estrutura técnico-operacional, custos operacionais e transacionais, mercado regulado em consolidação, garantia do recebimento dos créditos. Apesar disto, este segundo mercado apresenta maior flexibilidade e aceitação dos projetos florestais. Os benefícios sócio-ambientais destes projetos são significativos e a valoração de seus serviços ambientais pode reverter-se em incentivos financeiros para a comunidade de baixa renda, desde que adequadamente remunerado. O crédito de carbono pode auxiliar na implantação destes projetos, contribuindo com a restauração local destas áreas e com o seqüestro de carbono da atmosfera, sendo esta uma questão global. / Due to intensification in climate changes by antropogenic causes, to the recognition of the environmental importance of the Gallery Forest and its intense degradation, this work presents an analysis of the possibilities of carbon credit attainment by low-income community, as part of an incentive program for the restoration of these areas. Two ways are demonstrated: i) projects of Clean Development Mechanism (CDM), in the scope of the Kyoto Protocol, that generate credits called Certified Emission Reductions, and ii) projects based on voluntary scheme, that generate Voluntary Emission Reductions. Both are difficult to organize and implement. For example: the eligibility of an area, baseline study, monitoring, non-permanence risks of storaged carbon, technical and operational structures, operational and business costs, regulated market in consolidation and guarantee of credit acquisition. Nevertheless, this second market presents greater flexibility and acceptance for the forest projects. The social-environmental benefits of these projects are significant and the valuation of their environmental services can revert in financial incentives for low-income community, since that adequately remunerated. The carbon credit can help in the implementation of these projects, contributing for local restoration of the areas and also for carbon capture by the atmosphere, which this is a global subject.

Além dos já conhecidos benefícios da conservação e restauração das florestas ciliares sobre a qualidade e quantidade de água produzida pelas microbacias hidrogáficas, atualmente apregoa-se também a essas florestas a função de sumidouro de carbono. Este trabalho desenvolvido em duas propriedades produtoras de cana-de-açúcar localizadas no Norte do Estado de São Paulo (Santa Emília, município de Ituverava e Mata Chica, Morro Agudo) tem como objetivo testar variações de modelos de restauração já existentes, baseados na implantação de mudas e categorização das espécies em dois grupos denominados grupo de preenchimento e grupo de diversidade, quanto à eficiência em cobertura de copas e estoque de carbono de cada um dos modelos testados. Foram testados seis modelos de plantio, com variações em relação à forma de distribuição dos grupos (linhas alternadas de preenchimento e diversidade, alternância de indivíduos de preenchimento e diversidade na mesma linha e distribuição aleatória de indivíduos de preenchimento e diversidade), espaçamento (3 x 2 m e 3 x 3 m), e composição de espécies do grupo de preenchimento (grupo de preenchimento geral com 19 espécies, e grupo de preenchimento restrito com 10 espécies que mais se destacam em crescimento e cobertura de copas). A eficiência da cobertura de copas de cada modelo foi avaliada por dois métodos diferentes denominado: interseção na linha e interseção em pontos. No primeiro foi medido o comprimento de copas de todos os indivíduos na linha de plantio, e a porcentagem de cobertura obtida pela soma do comprimento total das copas de todas as árvores de cada parcela, em relação ao comprimento total das linhas de plantio de cada parcela. A avaliação por interseção em pontos foi realizada utilizando-se um densitômetro vertical com o qual foi verificou-se a presença ou ausência de cobertura em 108 pontos por parcela. Para a avaliação do montante de carbono estocado aos 32 meses de idade pelos diferentes modelos de plantio foram, tomadas medidas do maior diâmetro de tronco à 1,3 m, com valor de inclusão >= 5 cm, e aplicados à duas equações alométricas para a determinação da biomassa. A cobertura pelo método da interseção na linha mostrou ser influenciada pelo espaçamento utilizado sendo os espaçamentos de 3 x 3 m menos eficientes. A forma de distribuição e a composição de espécies do grupo de preenchimento não influenciaram a cobertura de copas. O método de interseção em pontos não verificou diferença significativa na cobertura entre os modelos de plantio testados. Comparando-se os blocos experimentais, para ambas as formas de avaliação da cobertura, os blocos 1 e 2 foram superiores aos blocos 3 e 4 explicando-se isso pela maior fertilidade dos solo dos blocos 1 e 2 (Faz. Santa Emília), e pelo intenso ataque de formigas observado nos blocos 3 e 4 (Faz. Mata Chica).A biomassa acumulada não foi influenciada pelo modelo de plantio, mas pelas condições de sítio acima mencionadas, tendo os blocos 1 e 2 significativamente mais biomassa estocada que 3 e 4. / Beyond the well known benefits of riparian forests conservation and restoration over water abundance and quality, these forests have been recently credited for carbon stocking. This study was developed on two sugar cane cultivation areas located on the Northern part of São Paulo State (Santa Emília Farm, in Ituverava town and Mata Chica Farm, in Morro Agudo town) and the main objective was to evaluate variations of pre-existing restoration models, which are based on plantation of seedlings classified into fulfillment or diversity group. The evaluation regarding the efficiency of carbon storing and crown cover of each used models. Six plantation models were tested, with variations related to fulfillment or diversity group\'s distribution (alternated rows of fulfillment and diversity species, alternated fulfillment or diversity individuals within the same row and random distribution), distance between plants (3 x 2 m e 3 x 3 m) and fulfillment species composition (19 species or 10 selected species with high performance related to growth and crown cover development).The efficiency of crown cover of each model was estimated for two different methods denominated: line interception and spot interception. In the first was measured the crown\'s length of all trees in the line plants, and the percentage of cover by some of total crown\'s length of all trees in the parcel, in relation the total line\'s length of each parcel. The spot interception was realized using a vertical densitometer, to verification the presence or absence of cover in the 108 spots of parcel. For evaluating the carbon storage, by different plantation models were measured all trees with the breast heigth (1,3 m) diameter with the inclusion value >= 5 cm, and applied in two allometric equations to estimate the carbon storage. The coverage by intersection line method was influenced by the distance between plants, and the 3 x 3 m distance was less efficient. The crown coverage was not influenced by distribution way species composition of fulfillment group. Considering both coverage evaluation forms, the comparison of experimental blocks indicated that blocks 1 and 2 had higher performance than blocks 3 and 4, probably because of better soil fertility properties on blocks 1 and 2 (Santa Emilia Farm) and because of intense ants\' attack observed on blocks 3 and 4 (Mata Chica Farm). Accumulated biomass was not influenced by plantation models, but by site conditions previously discussed, which resulted on higher stored biomass for individuals on blocks 1 and 2 than those on blocks 3 and 4.