A irrigação é uma das tecnologias cujo retorno econômico é mais facilmente percebido pelo usuário, apesar do seu alto custo de investimento inicial. Nos últimos anos, com o fim dos financiamentos subsidiados, o agricultor irrigante tem buscado alternativas tecnológicas que lhe permitam o retorno do investimento em prazos cada vez menores. As soluções encontradas vão desde o uso da agricultura intensiva com a semeadura de culturas em sucessão (cultivos anuais), ou de várias safras (perenes), como também a maximização do uso do equipamento de irrigação, que tem sido usado cada vez com maior freqüência para a aplicação de produtos químicos por meio da quimigação. Esse panorama tem gerado, em algumas situações, desequilíbrio no agroecossistema com várias conseqüências, entre as quais destacam-se a explosão de pragas e doenças e a compactação de solos. A quimigação, apresenta uma série de vantagens e desvantagens. Dentre as vantagens, destacam-se o seu baixo custo quando comparado a outros métodos, e o menor tráfego de máquina na área cultivada, o que também favorece o menor dano mecânico às culturas. Entre as limitações, destaca-se o fato de que nem todos os produtos podem ser utilizados, pois esses precisam apresentar determinadas características físico-químicas como baixa solubilidade em água e alta em solventes orgânicos. O presente trabalho visa gerar informações sobre o uso de óleos sem surfactantes para a dissolução de formulações comerciais de clorpirifós (concentrado emulsionável), e sua efetividade no controle da lagarta do cartucho (Spodoptera frugiperda) no milho quando comparado à formulação comercial sem mistura, aplicado por insetigação. Desse modo, espera-se viabilizar a quimigação foliar com possibilidade da redução de dose ou do número de aplicações além de propor uma metodologia para instalação de ensaios de quimigação a campo. Foram instalados durante os anos de 1996 e 1997, três ensaios em três safras distintas, todos com elevada pressão de infestação, em áreas comerciais, onde os tratamentos foram injetados diretamente na base do pivô por meio de uma bomba injetora-dosadora. As parcelas, em forma de cunha, tinham no mínimo 50 m no perímetro de modo a evitar contaminação entre os tratamentos, e uma área mínima de um hectare. Foram amostrados de quatro a seis pontos para cada parcela. Os resultados obtidos mostraram a viabilidade da técnica, uma vez que a metade da dose comercial dissolvida no óleo mostrou a mesma efetividade de controle que a dose comercial, o que sinaliza a possibilidade da redução da dose ou do número de aplicações minimizando os custos para o produtor com menor impacto ambiental, o que favorece o manejo integrado e a sustentabilidade da agricultura. As informações geradas viabilizam a quimigação como método de aplicação de baixo custo, e a metodologia sugerida comprovou-se eficiente para a instalação de ensaios a campo. / Irrigation is perceived by the farmers as the best payback technology, beside its initial investment cost. With the end of subsidized interests for agriculture in the last years, irrigated farmers are more and more looking for shorter paybacks of their investments. The alternatives presented are successive cropping (annual crops) or more that one harvest (perennial crops) per year, and to maximize the use of the irrigation equipment which is more frequently being used to apply chemical which is known as chemigation. This scenario generates in some situations an unbalance at the environment with several consequences like pest and diseases flare and soil compaction. Chemigation has advantages and limitations. Among the advantages is to be highlighted the lower application cost when compared to other methods, and less tracking in the area which reduce soil compaction and also crop losses due to crop damage. The main limitation is that not all products can be used in chemigation. They must attend some physical - chemical properties like low water solubility and high solubility in organic solvents. The present work has the intention to generate information about the feasibility of mixing commercial formulations (emulsifiable concentrate-EC) with oils and no addition of any surfactant and the effectiveness of this mixture in comparison to standard when insectigated to control fall armyworm (Spodoptera frugiperda) in corn. This way, it is expected to viabilize foliar chemigation, with the possibility of rate or applications number reduction, and also to propose a standardized methodology to install field trials. Three trials were installed during 1996 and 1997 in three different seasons, all of them with high infestation level, in commercial areas, where treatments were injected in the center of the pivots using an injection pump. The plots, in a wedge form, had a minimal lenght at the perimeter to avoid treatments contamination, which provided a minimal area of one hectare each plot. Sampling was done at four to six points for each plot. Data showed the viability of the techniques, since the half of commercial rate diluted in oil without surfactants had shown the same effectiveness that standard (full rate without oil). This sign up the possibility of a rate reduction or perhaps less applications, which will minimizes farmers’ costs with less environmental impact, being favorable to integrated pest management and agriculture sustainability. Generated information shows the workability of chemigation as a low cost application method, as well as the proposed methodology to install field trials had shown to be effective.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas instrumentações baseadas em efeitos fototérmicos para o estudo de interfaces sólido-líquido e líquido-gás, incluindo no último caso o efeito de surfactantes. O trabalho está dividido em capítulos, cada um enfocando o desenvolvimento e/ou aplicação de uma nova técnica. O Capítulo I apresenta uma introdução aos fenômenos fototérmicos e desecreve a construção de instrumentos clássicos de Lente Térmica (LT) nas configurações de simples e duplo feixe. Interfaces sólido-líquido foram estudadas nos capítulos II-IV usando variações da instrumentação clássica de LT. Um novo sinal fototérmico foi caracterizado, indicando a formação de uma lente térmica invertida na interface. Experimentos de varredura-z na configuração por reflexão foram usados para determinar a mudança no índice de refração da interface próximo ao ângulo crítico, e uma metodologia similar foi utilizada para a medida da difusividade térmica de amostras opacas. Nos capítulos V-VII, a deformação de superfícies líquidas foi estudada pelo efeito Marangoni induzido por laser e pela geração de ondas capilares. A transferência de calor pela interface líquido-gás foi monitorada por Deflexão Fototérmica Transversal. Em todos os casos, a influência de surfactantes foi estudada pela formação de uma monocamada na superfície dos líquidos. Observou-se que uma pequena quantidade de surfactante é capaz de cessar a movimentação de líquidos induzida por gradientes de tensão superficial e aumentar significativamente a transferência de calor pela interface. Os resultados indicam uma correlação entre as transições de fase das monocamadas e a atenuação da deformação superficial bem como o aumento na transferência de calor. Finalmente, o capítulo VIII apresenta uma coleção de trabalhos que derivaram dos estudos relacionados com as instrumentações desenvolvidas. / This work presents the development of new instrumentations based on photothermal phenomena to study solid-liquid and liquid-gas interfaces, including in the latter the effect of surfactants. The work is divided into chapters, each one focusing on the development and/or application of a new technique. Chapter I presents an introduction to photothermal phenomena and describes the construction of classical Thermal Lens (TL) instruments in the single and double-beam configurations. Solid-liquid interfaces were studied in chapters II-IV using variations of the classical TL instrumentation. A new photothermal signal was characterized, indicating the formation of an inverted thermal lens at the interface. Z-scan experiments in the reflection configuration were used to determine the change in the refractive index of an interface close to the critical angle, and a similar methodolody was used to measure the thermal diffusivity of opaque samples. In Chapters V-VII, the deformation of liquid surfaces was studied by laser-induced Marangoni effect and the generation of capillary waves. Heat transfer through the liquid-gas interface was monitored by Transverse Photothermal Deflection. In all cases, the influence of surfactants was studied by forming a monolayer on the surface of the liquids. It was observed that a tiny amount of surfactants was able to cease the motion of liquid induced by surface tension gradients and to increase significantly the heat transfer through the interface. The results indicate a correlation between phase transitions of the monolayers and the attenuation of the surface deformation as well as the increase in the heat transfer. Finally, chapter VIII is a collection of other works that derived from the studies related to the instrumentations developed.

Orientadores: Edvaldo Sabadini, Rosângela Barros Zanoni Lopes Moreno / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_RobertaKamei_D.pdf: 3168201 bytes, checksum: 311be9e2895bc6d972563662136638fa (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente trabalho descreve o potencial das micelas gigantes como aditivos para facilitar operações de gravel-pack. O objetivo da operação de completação gravel-pack é obtenção de um filtro de areia ou cerâmica (gravel) capaz de conter areia da formação durante a produção de um poço de petróleo. As micelas gigantes podem ser utilizadas na fase de preenchimento do gravel-pack, com a finalidade de produzir um sistema capaz de reduzir as perdas de carga geradas pelo fluxo turbulento do fluido (por redução de atrito hidrodinâmico), melhorar a homogeneidade da distribuição de areia na dispersão e, consequentemente, viabilizar a operação em cenários de janela operacional estreita. O fênomeno de redução de atrito hidrodinâmico está relacionado com a menor energia requerida para o escoamento de líquidos em regime turbulento, quando certas macromoléculas estão dissolvidas. Estudos indicam que a redução de atrito hidrodinâmico pode estar diretamente relacionada à flexibilidade e ao tamanho de macromoléculas, que podem interagir com os vórtices e evitar a dissipação da energia. Soluções de alguns surfactantes, em determinadas condições, podem formar micelas alongadas (gigantes). O sistema resultante possui algumas características de soluções poliméricas, sendo capaz de produzir o mesmo efeito, sem, no entanto, sofrer degradação mecânica devido ao bombeamento ou cisalhamento prolongado. Foram desenvolvidos estudos fundamentais a partir de medidas reológicas, calorimétricas e de espalhamento dinâmico de luz para investigar a estabilidade térmica e mecânica de micelas gigantes formadas por surfactantes catiônicos e ânions aromáticos. Em seguida, foram avaliadas as melhores composições, nas quais se obtiveram significativos níveis de redução de atrito hidrodinâmico em condições de temperaturas de fundo de poço, em soluções de alta salinidade e usando-se micelas gigantes formadas por surfactantes comerciais. Os resultados desses estudos fundamentais foram utilizados para avaliar o desempenho das micelas gigantes em circuitos de escoamento. Também foi verificado o efeito da presença das micelas gigantes no arraste do grão de areia, em condições próximas às das operações de gravel-pack / Abstract: This thesis describes the potential of wormlike micelles as additives to improve gravel-pack operations. The aim of the completion operation of grave-pack is to create a sand or ceramic filter able to contain the sand formation during the gravel-pack operation in order to produce a system capable of reducing friction losses on a fluid in turbulent flow (by drag reduction), to improve the homogeneity of the distribution of sand dispersion and thus facilitate the operation in case of narrow window scenarios. The phenomenon of drag reduction is related to the lower energy required for liquid transports in turbulent flow when certain macromolecules are dissolved. Studies indicate that drag reduction can be directly related to the flexibility and size of the macromolecules, which can interact with the vortices and prevent dissipation of energy. Solutions of some surfactants, under certain conditions, can form long micelles (wormlike micelles). The resulting system has some characteristics of polymer solutions, being able to produce the same effect, however without suffering degradation due to pumping or high shear. Fundamental studies were conducted using rheological, calorimetric and dynamic light scattering measurements in order to investigate the thermal and mechanical stability of wormlike micelles formed by cationic surfactants and aromatic anions. Then, the best compositions were evaluated, which were obtained significant levels of drag reduction under bottom hole temperature, in solutions of high salinity and using wormlike micelles formed by commercial surfactants. The results of these fundamental studies were used to evaluate the performance of wormlike micelles in flow loops. We also checked the effect of the presence / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Orientador: Rosângela Barros Zanoni Lopes Moreno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:28:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BonillaSanabria_FabianCamilo_M.pdf: 7814055 bytes, checksum: 6037ae62c4e94a0903183711290b83a9 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os surfactantes são utilizados para diferentes propósitos na indústria do petróleo. As formulações de recuperação avançada utilizando surfactantes são aplicadas visando incrementar o fator de recuperação em reservatórios de óleo, tanto na etapa de recuperação secundária como na etapa terciária. Através de poços injetores, os volumes requeridos de uma solução aquosa com uma concentração definida de surfactante são introduzidos no reservatório para induzir à geração de um novo banco de óleo móvel por meio da diminuição da tensão interfacial água-óleo. Tensões interfaciais ultra baixas são obtidas e, consequentemente, o número capilar e a recuperação de óleo são incrementados. A eficiência do processo de deslocamento é influenciada por várias características das soluções de surfactantes, incluindo o comportamento de fases, a tensão interfacial, a concentração de eletrólitos em solução (salinidade) e a adsorção à superfície sólida da rocha. Assim sendo, um projeto de injeção de surfactantes deve ser planejado adequadamente para a obtenção do melhor cenário para a implementação da técnica. Este trabalho mostra um processo metodológico para identificar e avaliar formulações de surfactantes a serem aplicadas como método de recuperação química. Três surfactantes aniônicos e dois surfactantes não-iônicos foram selecionados da literatura para a análise experimental: Dodecil Sulfato de Sódio (SDS), Dodecil Sulfato de Amônio (ADS), Lauriléter Sulfato de Sódio (SLES), Monolaurato de sorbitano (SPAN-20) e o Polisorbato-20 (TWEEN-20). Álcool isopropílico foi utilizado como cosurfactante e poliacrilamida parcialmente hidrolisada (HPAM) foi empregada na solução polimérica usada para deslocar o banco de óleo formado e corroborar com a avaliação das formulações de surfactante. Inicialmente, utilizando-se tensiometria ótica, foram feitas medições de tensão superficial das soluções de surfactante para identificar a Concentração Micelar Crítica (CMC) característica de cada surfactante. A partir dos resultados de tensão interfacial obtidos e seguindo-se com o processo metodológico, foram selecionadas as formulações a serem analisadas nos Testes de Comportamento de Fases. Estes testes foram conduzidos com diferentes formulações de surfactante e uma mistura de óleo de campo e querosene. As soluções aquosas e o óleo foram colocados em pipetas de 5 ml para a análise do comportamento das formulações de surfactante em uma dada faixa de salinidade. Entre as formulações analisadas, algumas foram selecionadas para a avaliação da recuperação avançada de óleo através de testes de deslocamento. Estes testes foram conduzidos em amostras de arenito de alta permeabilidade provenientes da formação Botucatu. Uma vez que nesses arenitos, o fenômeno de histerese pode ser negligenciado, é possível conduzir um processo de injeção de água convencional (embebição) seguido de um processo de injeção de óleo (drenagem) visando restaurar as saturações dos fluidos no meio poroso próximas daquelas obtidas no processo da saturação inicial. Finalmente, a eficiência do método de recuperação melhorada é determinada injetando-se um banco de uma formulação de surfactante de tamanho definido. O banco de surfactante é deslocado ao longo do meio poroso utilizando soluções poliméricas e/ou água. Os resultados sugerem que os surfactantes podem ser utilizados com os requerimentos técnicos para a aplicação como método de recuperação avançada em reservatórios de arenitos / Abstract: Surfactants have been used for many purposes in petroleum industry. EOR surfactants formulations are applied for increasing the recovery factor in oil reservoirs as both secondary and tertiary techniques. By injector wells, required volumes are introduced into the reservoir with surfactant formulations for developing a new stabilized oil bank via ultralow interfacial tension between oil and water phases. Ultralow Interfacial tensions are obtained and, consequently, capillary number and oil recovery are increased. There are several surfactants characteristics involved with the efficiency of the process including phase behavior, IFT (Interfacial Tension), electrolyte concentration and rock solid adsorption. Therefore, it's necessary to design properly the project to obtain the best scenario for implementing the technique. This research work shows an applied methodological process for screening, designing and testing surfactant formulations on reservoir sandstones. Three commercial anionic surfactants and two commercial non-ionic surfactants were selected from literature for experimental analysis: Sodium dodecyl sulfate (SDS), Ammonium dodecyl sulfate, Sodium laureth sulfate (SLES), Sorbitan Monolaurate (SPAN-20) and Polysorbate-20 (TWEEN-20). Isopropyl alcohol (2-propanol) was also used as co-surfactant for testing the surfactant formulations. Initially, it was performed surface tensions measurements to identify the critical micellar concentration (CMC) characteristic of each surfactant, using a pendant drop tensiometer. After determining interfacial tensions (IFT), some of the tested formulations were selected for conducting phase behavior tests with field oil and kerosene mixture. Phase behavior tests were conducted by adding brine solutions and crude oil in 5 ml pipettes to analyze the performance of the chemical formulations over a range of salinities. Again, some selected surfactant formulations were tested for enhanced oil recovery using coreflood tests in high permeability Botucatu Formation samples. Since hysteresis phenomena are not significant on these sandstone cores, it's possible to perform a waterflooding followed by another drainage process for returning the porous media saturations close to the initial values. Subsequently, Enhanced Oil recovery is determined by injecting a slug of the surfactant formulation followed by brine, in a new imbibition process. The results suggest that surfactants can be used according technical requirements for their application in sandstones reservoirs as enhanced oil recovery technique / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

[pt] Emulsões podem ser formadas durante o processo de exploração dos reservatórios de petróleo. Essas emulsões podem trazer diversos prejuízos, como mudanças nas características dos óleos e problemas no bombeamento. Diante disso, aditivos químicos capazes de promover a desestabilização de emulsões de petróleo são importantes para otimizar o processo produtivo e mitigar os problemas causados. Há diversos estudos dedicados à avaliação de substâncias para atuar como desemulsificantes. Porém, a compreensão de como a estrutura química dos aditivos está correlacionada com as características físico-químicas dos óleos e emulsões ainda é escasso. Esse trabalho tem como objetivo entender como as características dos aditivos estão relacionadas com as particularidades de óleos parafínicos e asfaltênicos. Para isso, três óleos brasileiros foram usados para preparar e caracterizar emulsões água-óleo e avaliar sua estabilidade após o uso de diferentes aditivos. As emulsões preparadas com esses óleos apresentaram grandes diferenças nas propriedades reológicas. Entre elas, a viscosidade e gelificação em um dos óleos parafínicos, o que pode impactar diretamente na eficiência de desemulsificação devido à dificuldade de incorporação dos aditivos no bulk da emulsão. A estabilidade das emulsões foi estudada por testes de envelhecimento em diferentes condições de temperatura sem e com adição de diferentes aditivos: surfactantes, polímeros, ácidos orgânicos e inorgânicos e álcoois. De forma geral, aditivos anfifílicos com grupos aniônicos apresentaram melhor eficiência desemulsificante para todos os óleos. A aromaticidade, a acidez e o volume molecular dos aditivos também foram características importantes para a desemulsificação, porém, dependem da temperatura. Confirmou-se que a escolha de um desemulsificante para emulsões de petróleo depende da composição dos óleos e das características reológicas das emulsões formadas. Para emulsões de óleos parafínicos a temperatura foi determinante na eficiência de desemulsificação, enquanto para o óleo asfaltênico, a acidez influenciou mais. / [en] Emulsions can be formed during the exploration process of oil reservoirs. These emulsions, when unwanted, can bring several losses, such as loss of oil and changes in its characteristics and problems in pumping. Therefore, the development of chemical additives capable of promoting the destabilization of oil emulsions is important to optimize the production process and mitigate the problems caused. In the literature, there are several studies dedicated to the evaluation of substances to act as demulsifiers. However, the understanding of how the chemical structure of additives is correlated with the physicochemical characteristics of oils and emulsions is still scarce. This work aims to understand how the characteristics of the substances are related to the particularities of oils and their emulsions to better understand how demulsification occurs and also to propose additives with greater efficiency for the systems studied. To this end, three Brazilian oils were used to prepare water-oil emulsions and to evaluate the demulsifying capacity of different chemical additives. The stability of the emulsions was studied by aging tests under different temperature conditions without and with the addition of the different additives: surfactants, polymers, organic and inorganic acids and alcohols. The tests were carried out under different conditions to evaluate the effect of temperature mainly due to the high paraffin content in some oils. The characterization of the emulsions (without additives) showed large differences in rheological properties between the systems prepared with oils. These include viscosity, thixotropy and gelation in one of the paraffinic oils, which can directly impact the demulsification efficiency due to the difficulty of incorporating the additives into the emulsion bulk. From the aging tests, it was generally observed that amphiphilic substances with high interfacial activity and with anionic groups showed better demulsifying efficiency for all oils. The aromaticity, acidity and molecular volume of the additives were also important characteristics for demulsification, but they are temperature dependent. Finally, it was concluded that in general, the choice of a demulsifier for petroleum emulsions depends on the composition of the oils and the rheological characteristics of the emulsions formed. For paraffinic oil emulsions, the temperature was decisive for the demulsification efficiency, whereas, for the others, the acidity proved to be more decisive.

[pt] A injeção de água é o método de recuperação secundário mais utilizado no mundo. Mesmo em situações em que esse método não é o mais adequado, a facilidade de implantação e os menores custos comparativos impõem esse método como a opção selecionada. Em campos de óleo pesado, a razão de mobilidade desfavorável e as heterogeneidades de reservatório precipitam a formação de digitações viscosas e altos valores de saturação residual de óleo, levando a baixos fatores finais de recuperação. Os poços produtores desses campos produzem com altas frações de água muito rapidamente. O tratamento da água produzida é o principal custo operacional desses campos. O uso de emulsões diluídas de óleo em água foi avaliado como método de controle de mobilidade. Foi desenvolvido um extenso programa experimental em sandpacks de areia de sílica e plugs de arenito (Berea e Bentheimer) de forma a comparar as recuperações finais de óleo, perfis de pressão de injeção e razões água-óleo acumuladas nos casos de injeção de água, injeção de surfactantes e macroemulsões. Todos os meios porosos ensaiados foram saturados com petróleo cru originário da Bacia de Campos (20 graus API). Um estudo paramétrico foi feito de forma a identificar a influência da vazão de injeção, distribuição de tamanhos de gotas de óleo emulsionadas, concentração de óleo e permeabilidade no desempenho das emulsões injetadas. O programa foi complementado com um ensaio 3D (arenito Castlegate na configuração um quarto de five-spot) onde o fluido injetado foi dopado com Iodeto de Potássio para permitir melhor visualização da modificação de saturações de óleo e água com um tomógrafo de raios X. Os resultados obtidos indicaram ganhos na produção de óleo e redução da razão água-óleo acumulada. A possibilidade de preparar as emulsões óleo-água a serem injetadas a partir da água produzida pelo próprio campo traz um grande ganho ambiental ao se reduzir o descarte superficial de água oleosa. O efluente se transforma em um recurso. / [en] Water injection is the most used secondary recovery method in the world. This option is generally chosen even in situations where it is not the most efficient alternative to recover the oil due to its comparative simple implementation and lower operational costs. In heavy oilfields, the unfavorable mobility ratio between injection and displaced fluids in addition to reservoir heterogeneities cause water fingering phenomenon, high residual oil saturation and consequently poor final oil recoveries. Producer wells start to produce high water cuts very soon. Produced water treatment for surface disposal is the main operational cost in these oilfields. The use of diluted oil-in-water macroemulsions was evaluated as a mobility control method for these cases. An extensive experimental program was performed using silica sandpacks and sandstone plugs (Berea and Bentheimer) in order to evaluate final oil recovery factors, cumulative water-oil ratio and pressure behavior, comparing water injection, surfactant solution injection and oil-in-water injection. All porous media were saturated with crude oil from Campos Basin (20 degrees API). A parametric study was performed to identify the effect of injection rate, oil droplets size distributions, emulsion oil concentration and permeability level in emulsion injection performance. The experimental program was completed by an X-Ray computerized tomography monitored experiment in a Castlegate sandstone block (1/4 five-spot configuration). This block was submitted to an alternate water/emulsion/water injection. All injection fluids were doped with Potassium Iodide in order to better visualize oil and water saturations changes during this experiment. The results obtained have indicated final oil recovery improvement and cumulative water/oil reduction. The possibility, after some treatment, to prepare diluted oil-in-water emulsions using produced water from the oilfield brings the additional environmental benefit to emulsion injection. It would be a way to convert an effluent in a resource with clear environmental advantages.

Bemisia tabaci Gennadius (Hemiptera: Aleyrodidae) biotype B is a cosmopolitan, devastating insect pest due to their direct damages and transmission of plant viruses. Entomopathogenic fungi comprise the most diverse group of pathogens regulating arthropod pest populations in agroecosystems. Anamorphic fungal entomopathogens, including Beauveria bassiana, Isaria fumosorosea, and Lecanicillium spp., are among the main biocontrol agents of whitefly populations. Advances in research focusing on virulence, mass production, formulation, and storage stability of fungal propagules are imperative for the development of efficient mycopesticides toward whiteflies and other soft-bodied insects. Therefore, this study placed emphasis on screening for virulent fungal strains, enhancement of efficacy using nonionic surfactants in spray tank-mix, development of liquid culture conditions for rapid production and stabilization processes of single-yeast like cells known as blastospores. Firstly, we selected virulent strains of B. bassiana and I. fumosorosea displaying fastest speed of kill and inciting highest mortality levels of whitefly nymphs and adults along with their ability to produce high numbers of conidia on moistened parboiled rice. Secondly, insecticidal performance was enhanced by combining nonionic surfactants with spore suspensions rendering additive or synergistic effects. These surfactants also allowed reducing the volume application rate without altering fungal bioefficacy. Results from liquid fermentation studies using B. bassiana and I. fumosorosea revealed that appropriate amounts of inexpensive ingredients, such as cottonseed flour and glucose, are suitable for the rapid production of high yields of blastospores (3 days pre-culture and 2-3 days culture). The resultant blastospores of various strains survived well to desiccation and remained viable for more than one year under refrigeration. Moreover, these air-dried blastospores of both fungal species showed higher virulence against whitefly nymphs when compared with solid-substrate produced conidia. Optimized liquid culture production for B. bassiana blastospores was also achieved through the manipulation of oxygen rates and osmotic pressure in the liquid media. Furthermore, these blastospores produced in highly aerated and hyperosmotic liquid medium containing 140 g glucose L-1 were also more virulent to whitefly nymphs than those cells derived from low-osmotic medium amended with 40 g glucose L-1. These optimal conditions were also scaled up in 5-L bioreactor that yielded 1-2 × 1012 viable blastospores L-1 in 6 days at a cost of US$ 0.19 L-1. These blastospores were formulated with diatomaceous earth for air drying or for spray drying. Formulated blastospores of B. bassiana survived dehydration using both drying methods and showed improved shelf life when stored under vacuumpackaged at 4 °C rather than 28 °C. However, when these blastospores were actively packaged with dual action oxygen-moisture scavenging system, blastospores showed prolonged stability for up to 7 months at 28 °C and still remained virulent to whiteflies. Therefore, this low-cost production and stabilization method for the rapid production of shelf stable, virulent blastospores of B. bassiana and I. fumosorosea may expand the commercial use of mycopesticides for insect control in mainstream agriculture. / A mosca-branca, Bemisia tabaci Gennadius (Hemiptera: Aleyrodidae) biótipo B, é uma praga cosmopolita e devastadora devido aos prejuízos oriundos dos seus danos diretos e transmissão de vírus. Fungos entomopatogênicos compreendem um grupo diversificado, que desempenha ação importante na regulação de populações de praga em agroecossistemas. Fungos ascomicetos anamórficos, como Beauveria bassiana, Isaria fumosorosea e Lecanicillium spp., constituem relevantes agentes de biocontrole de moscas-brancas. Avanços na pesquisa focando virulência, produção massal, formulação e estabilização de propágulos fúngicos são fundamentais para o desenvolvimento de micopesticidas eficientes contra moscas-brancas e outros insetos. Desta forma, este trabalho objetivou selecionar isolados fúngicos virulentos à mosca-branca; aumentar a eficácia mediante uso de surfactants não-iônicos em suspensões conidiais; desenvolver meios de cultura para produção rápida e estável por fermentação líquida submersa de células leveduriformes conhecidas por blastosporos. Na primeira etapa, isolados virulentos de B. bassiana e I. fumosorosea foram selecionados pela rápida e elevada atividade inseticida a ninfas e adultos de mosca-branca, bem como alto rendimento de conídios em arroz parboilizado. A adição de surfactantes organosiliconados permitiu a redução do volume de calda aplicado com resultados aditivos ou sinérgicos de controle. Foi ainda verificado que altos rendimentos de blastosporos tanto de B. bassiana como I. fumosorosea foram obtidos em curto tempo de fermentação líquida (3 dias de précultivo e 2-3 dias de cultivo) usando nutrientes de baixo custo, como glucose e farelo de algodão. Esses blastosporos foram tolerantes à dessecação e mantiveram viabilidade por mais de um ano sob refrigeração (4 °C). Os blastosporos foram mais virulentos que conídios aéreos, o que coloca esta estrutura como a mais indicada como ingrediente ativo em bioinseticidas para moscas-brancas. Mediante manipulação nutricional e física do ambiente de fermentação, a produção de blastosporos de B. bassiana foi optimizada mediante aumento da aeração e pressão osmótica do meio líquido. Blastosporos produzidos em meio líquido altamente aerado e hiperosmótico (140 g glucose L-1) mostraram-se mais virulentos à mosca-branca em relação àqueles produzidos em meio hipo-osmótico (40 g glucose L-1). Esse processo foi reproduzido em escala piloto usando biorreator de 5 L resultando numa produção de 1-2 × 1012 blastosporos viáveis L-1 em apenas 3 dias a um custo de US$ 0,19 L-1. Blastosporos de B. bassiana formulados com terra de diatomáceas e secados em fluxo de ar contínuo, ou secados em spray dryer tiveram estabilidade extendida por até 8 meses a 4 °C e superior em relação a 28 °C. Durante empacotamento, o uso de sachês absorventes de oxigênio e umidade prolongou consideravelmente a viabilidade de blastosporos armazenados a 28 °C por até 7 meses sem afetar sua eficiência contra mosca-branca. Em suma, esses resultados demonstram a viabilidade técnica e econômica de produção de blastosporos virulentos de B. bassiana e I. fumosorosea, tolerantes à dessecação e estáveis durante armazenamento. Esta tecnologia é uma nova opção que pode contribuir para expansão comercial de bioinseticidas à base de fungos entomopatogênicos.

Alguns estudos sugerem que as pequenas vias aéreas têm um papel importante na fisiopatologia da lesão pulmonar aguda/ síndrome do desconforto respiratório agudo (LPA/SDRA). O epitélio respiratório que reveste as vias aéreas é capaz de liberar mediadores inflamatórios e está relacionado ainda com a produção de surfactante nas vias aéreas. Até o presente momento, existem poucos estudos que avaliaram se estas funções do epitélio que reveste as pequenas vias aéreas encontram-se alteradas na SDRA. No presente estudo, nós mensuramos a expressão da proteína de surfactante (PS) A e PS-B, a expressão de citocinas inflamatórias interleucina (IL)-6 e IL-8, e um índice de apoptose do epitélio que reveste as pequenas vias aéreas de pacientes com SDRA que foram submetidos a autópsia e comparamos estes resultados com os de indivíduos controle. Foram incluídos no estudo pulmões de autópsia de 31 pacientes com SDRA (PaO2/FiO2200, 45±14 anos, 16 homens) e 11 controles (52±16 anos, 7 homens). A expressão de IL-6, IL-8, PS-A e PS-B no epitélio das pequenas vias aéreas (diâmetro2.0mm) foi verificada através de reações de imunohistoquímica e análise de imagem. O índice de apoptose epitelial das vias aéreas foi avaliado através do método de TUNEL e da expressão de FAS/FASL. Avaliou-se ainda a densidade de células inflamatórias positivas para IL-6 e IL-8 na parede das pequenas vias aéreas. As vias aéreas dos pacientes com SDRA apresentaram maior expressão epitelial de IL-8 (p=0,006) e maior densidade de células inflamatórias expressando IL-6 (p=0,004) e IL-8 (p<0,001) quando comparadas com o grupo controle. Não houve diferenças na expressão epitelial de PS-A e PS-B ou no índice de apoptose epitelial entre os grupos SDRA e controle. Nossos resultados mostram que as pequenas vias aéreas participam da inflamação pulmonar de pacientes com SDRA, caracterizada pelo aumento na expressão de interleucinas próinflamatórias tanto em células inflamatórias da parede da via aérea quanto no epitélio. Nossos resultados sugerem ainda que a apoptose não é um mecanismo importante de morte de células epiteliais das vias aéreas de pacientes com SDRA / Recent studies suggest a role for distal airway injury in the pathophysiology of human ALI/ARDS. The epithelium lining the airways modulates airway function secreting a large number of molecules such as surfactant components and inflammatory mediators. So far, there is little information on how these secretory functions of the small airways are altered in ARDS. In the present study we assessed the airway expression of surfactant protein (SP) A and SP B, the expression of inflammatory cytokines IL-6 and IL-8, and an index of airway epithelial apoptosis of patients with ARDS submitted to autopsy and compared the results with those of control subjects. We studied autopsy lungs of 31 ARDS patients (PaO2/FiO2200, 45±14 years, 16 males) and 11 controls (52±16 years, 7 males). Using immunohistochemistry and image analysis, we quantified the expression of IL-6, IL-8 and SP-A and SP-B in the epithelium of small airways (diameter2.0mm). Airway epithelial apoptosis index was obtained with the TUNEL assay and FAS/FASL expression. We also quantified the density of inflammatory cells expressing IL-6 and IL-8 within the small airway walls. ARDS airways showed an increase in the epithelial expression of IL-8 (p=0.006) and an increased density of inflammatory cells expressing IL-6 (p=0.004) and IL-8 (p<0.001) when compared to controls. There were no differences in SP-A and SP-B epithelium expression or in epithelial apoptosis index between ARDS and controls. Our results show that the distal airways are involved in ARDS lung inflammation with higher expression of pro-inflammatory interleukins in both airway epithelial and inflammatory cells. Our results also suggest that apoptosis is not a major mechanism of airway epithelial cell death in ARDS

INTRODUÇÃO: A Síndrome do Desconforto Respiratório (SDR) é uma das principais causas de morbi-mortalidade no período neonatal, acometendo predominantemente os recém-nascidos prematuros, devido a uma está deficiência de surfactante pulmonar. O Instituto Butantan desenvolveu um surfactante de origem porcina com objetivo de torná-lo disponível a todo Sistema Único de Saúde. O objetivo deste estudo foi avaliar, em um modelo experimental de SDR (coelho), a estabilidade do Surfactante Butantan (SB) um ano após sua produção e armazenamento a 2 a 8ºC.. MÉTODOS: 94 coelhos prematuros foram randomizados em dois grupos de tratamento: grupo Butantan e grupo Curosurf (controle), e foram analisados em seis momentos de avaliação: momento zero (imediatamente após a retirada do refrigerador ao final de 1 ano de armazenamento), momento 1 (24 horas após ter sido mantido a 24ºC), momento 2 (após 30 dias de armazenamento a 20º C), momento 3 (após 60 dias de armazenamento a 20º C), momento 4 (após 90 dias de armazenamento a 20º C) e momento 5 (após 180 dias de armazenamento a 20º C). Após receberem o surfactante, os animais foram ventilados por 15 minutos para avaliação da pressão ventilatória e complacência pulmonar dinâmica e curva pressão-volume pulmonar, seguindo-se à avaliação histopatológica dos pulmões. RESULTADOS: A eficácia do SB foi semelhante à do Curosurf, um ano após a sua produção e armazenamento a 2 a 8ºC. Neste momento de avaliação, não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos de estudo quanto a: pressão ventilatória, complacência pulmonar dinâmica e curva pressão-volume pulmonar. Ao longo dos seis meses de armazenamento inadequado do SB, demonstrou-se a redução de sua eficácia durante a fase expiratória da curva pressão-volume pulmonar. No entanto, a análise histopatológica, demonstrou não haver diferença significante entre os dois grupos de estudo em nenhum dos momentos de avaliação. CONCLUSÕES: As propriedades bioquímicas do SB foram preservadas após um ano de sua produção e armazenamento em refrigeração de 2 a 8ºC. Condições inadequadas de armazenamento resultam em alterações das propriedades bioquímicas do SB e, conseqüentemente, de sua função, o que foi demonstrado por parâmetros de mecânica ventilatória, mas não pela análise histopatológica dos pulmões / INTRODUCTION: Respiratory Distress Syndrome (RDS) is one of the major causes of death among premature newborns, and its development results from surfactant deficiency. The Butantan Institute has recently produced a porcine-derived surfactant preparation in order to make it available nationwide for RDS treatment in the near future. The aim of this study was to evaluate, in an animal model of surfactant deficiency (premature rabbits), the stability of the Butantan Surfactant (SB) one year after its production and storage in the refrigerator, at 2 to 8ºC. METHODS: 94 premature newborn rabbits were randomized into two treatment groups: SB or Curosurf®(control surfactant), and were assessed in six different time-points: time-point zero (immediately after removal of surfactant from the refrigerator after one year of storage); time-point 1 (after 24h of storage at 24ºC), time-point 2 (after 30 days of storage at 20ºC), time-point 3 (after 60 days of storage at 20ºC), time-point 4 (after 90 days of storage at 20ºC) and time-point 5 (after 180 days of storage at 20ºC). The animals were artificially ventilated for 15 minutes for lung mechanics assessment (ventilatory pressure, dynamic lung compliance and pressure-lung volume curve), followed by removal of the lungs for histopathologic analysis. RESULTS: After one year of its production and storage at 2 to 8ºC, SB was as efficient as Curosurf. At this time-point, The Butantan Surfactant showed no significant differences with Curosurf® regarding the ventilatory pressure, dynamic lung compliance and pressure-lung volume curve. Throughout the six month period of warming, SB showed a decreasing efficiency, as revealed by the expiratory phase of the pressure-lung volume curve. However, the histopathologic analysis revealed no significant differences between the two groups, in any of the study time-points. CONCLUSIONS: The Butantan Surfactant preserved its biochemical properties one year after its production and storage at 2 to 8ºC. On the other hand, adverse storing conditions can lead to alterations in the SB biochemical properties that result in deterioration of its function, which was demonstrated in this study by changes in lung mechanics, but not in the histopathologic analysis

Formulações a base de dispersões oleosas de conídios aéreos de fungos entomopatogênicos apresentam diversas vantagens em comparação à aplicação de produtos não formulados; entretanto, a complexidade e a falta de compreensão dos fatores que influenciam a persistência desse tipo de formulação fazem com que ainda seja pouco utilizada. O efeito de diferentes níveis de secagem de conídios, tipo de óleo, métodos de extração, estabilidade de blastosporos, compatibilidade de surfactantes e adição de aditivos foram avaliados para o desenvolvimento de micopesticidas formulados em óleo. Os melhores resultados obtidos com os conídios em óleo foram avaliados quanto à proteção conferida à radiação UV e a eficiência das formulações na mortalidade de Tenebrio molitor. Zeolita foi a argila mais eficiente na manutenção da viabilidade de blastosporos de M. anisopliae e B. bassiana, e apesar de resultados promissores a estabilidade desses propágulos foi muito inferior a de conídios aéreos. Vinte surfactantes foram avaliados quanto a inocuidade aos conídios, em dois ensaios, culminando com a seleção dos quatro mais compatíveis, dois deles E5 e E7, avaliados nos experimentos posteriores demonstraram bom potencial para compor a formulação como agentes emulsionantes. Dois aditivos foram avaliados na formulação e respostas distintas foram observadas. O A1 foi altamente incompatível, enquanto diferentes concentrações de A2 (1, 3 e 5%) incrementaram a sobrevivência dos conídios em até sete vezes. As vantagens da presença do A2 ficaram evidentes também em combinações de óleo com os quatro emulsionantes selecionados. As dispersões oleosas proporcionaram sobrevivência até sete vezes superior para conídios expostos a radiação UV em relação a conídios não formulados e dois experimentos comprovaram que as formulações oleosas testadas foram mais eficientes no controle de insetos, com reduções de até 2,3 vezes no tempo de sobrevivência de insetos. Os 12 bioensaios com mais de 20.000 leituras de viabilidade descritos neste trabalho permitiram um melhor entendimento dos fatores críticos que afetam a vida de prateleira de conídios, e indicam procedimentos que podem ser utilizados para melhorar a estabilidade de micopesticidas formulados em óleo. / Oil-based formulations of aerial conidia of entomopatogenic fungi have several advantages compared to the use of unformulated products; however, the complexity and lack of understanding of the factors that influence the persistence of this type of formulation make it still not widely used. The effect of different levels of drying conidia, oil type, extraction methods, blastospores stability, compatibility of surfactants and addition of additives were evaluated for the development of a mycopesticide oil formulation. The best results obtained with aerial conidia were evaluated regarding the protection against UV radiation and the efficacy of the formulations to control Tenebrio molitor. Zeolita was the most compatible clay in maintaining the viability of blastospores of M. anisopliae and B. bassiana, and despite promising results in the stability, the shelf life of these propagules was much lower than aerial conidia. Twenty surfactants were evaluated for safety to conidia in two trials resulting in the selection of the four most compatible, two of them E5 and E8, were evaluated in subsequent experiments demonstrating good potential as emulsifiers in oil-based formulations. Two additives were evaluated in the formulation and distinct responses were observed. A1 was highly toxic to the fungi, while different concentrations of A2 increased the survival of the conidia up to seven times. The advantages of A2 were evident also in combinations of oil with the four selected emulsifiers. Oil-based formulation provided survival up to seven times higher for conidia exposed to simulated UV radiation compared to unformulated conidia, and two experiments showed that oil formulations were more efficient in the insect control, with reductions of up to 2.3 times on the survival time of insects. Twelve bioassays and over 20.000 viability readings described in this work, allowed a better understanding of the critical factors that affect the shelf-life of conidia, and indicate methods that can be used to improve the stability of mycopesticides in oil-based formulations.