Nesse trabalho foram estudados os efeitos da irradiação iônica em filmes de carbono amorfo hidrogenado, sem (a-C:H) e com a presença de N e F (a-C:N:H e a-C:F:H, respectivamente). Os filmes foram crescidos através da técnica de Deposição Química na Fase Vapor Assistida por Plasma. Após a deposição, os filmes foram irradiados com N+ a 400 keV e Xe++ a 800 keV. Esses íons e suas energias foram escolhidos de modo que nas irradiações com N+ e Xe++ predomine o poder de predomine o poder de freamento eletrônico e nuclear, respectivamente. Alterações nas propriedades estruturais, ópticas e mecânicas foram investigadas através das técnicas de perfilometria, espectroscopia Raman, espectroscopia na região do infravermelho próximo, visível e ultravioleta, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons (análises por retroespalhamento de Rutherford e análise por reação nuclear). Os resultados revelam que a irradiação causa um decréscimo na concentração atômica de H em todas as amostras, e na concentração de F nas amostras de a-C:F:H. Não foram verificadas alterações na concentração de N nos filmes de a-C:N:H. Os espectros Raman e as medidas do gap de Tauc revelam que a irradiação provoca um decréscimo na concentração de estados sp3, devido à conversão C-sp3 → C-sp2. Após as máximas fluências de irradiação, independente do íon precursor, todos os filmes apresentam uma estrutura amorfa rígida, composta com 95 a 100 % de estados sp2. Geralmente, como prevê o modelo de “clusters”, fases sp2 são planares e apresentam baixos valores de dureza. Ao contrário, nossos resultados mostram que após as maiores fluências de irradiação todos os filme combinam boas propriedades mecânicas e tensão interna nula. A rigidez da estrutura resulta do elevado grau de distorção angular nas ligações carbono sp2, o que permite a formação de anéis não hexagonais, como pentágonos e heptágonos, possibilitando a formação de sítios curvos, criando uma estrutura tridimensional. Além disso, com a redução dos estados sp3 obtivemos estruturas não usuais. Filmes de carbono amorfo tipicamente apresentam elevados valores de dureza e tensão interna compressiva, o que limita a espessura máxima do filme, prejudica sua adesão sobre determinados substratos e torna o filme suscetível à falhas mecânicas por delaminação. Através da irradiação iônica foi possível a formação de novas fases metaestáveis combinando elevada dureza e tensão interna nula, ou seja, uma nova classe de materiais com grande potencial tecnológico. / In this work, the effect of ion irradiation in amorphous hydrogenated carbon films, without (a-C: H) and with the presence of N and F (a-C: N: H and a-C: F: H, respectively) was studied. The films were deposited by the Plasma Enhanced Chemical Vapor technique. After deposition they were irradiated with 400 keV N+ and 800 keV Xe++, energies at which electronic and nuclear stopping powers respectively predominate, at fluences ranging from 1 x1014 to 3 x 1016 ions cm-2. Density and atomic composition of the samples before and after irradiation were investigated by perfilometry and ion beam analysis techniques (Rutherford backscattering spectrometry and nuclear reaction analysis). The carbon structure of the films was probed by micro-Raman analysis. Hardness and elastic modulus measurements were performed via nanoindentation technique. The intrinsic stress variation was measured through the flexion method. The results show that the irradiation produce hydrogen loss in all the samples, and loss of F in the a-C:F:H samples. The concentration of N in the a-C:N:H samples is not modified during the irradiations. The Raman and Tauc gap measurements showed that high fluences of irradiation lead to an increase in the number and/or size of the sp2-C sites, due to the C-sp3 → C-sp2 conversion. After the maximum fluencies of irradiation, for both ions, all the films present a rigid amorphous structure with 95 to 100% of sp2 phase. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the clusters model. In contrast, our results show that after the irradiation process all films are hard and present null intrinsic stress. The rigidity of the structure is attributed to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high degree bond angle distortions by the ion irradiation induce the formation of non-hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. The formation of new amorphous carbon phases, which combine relatively high hardness and null intrinsic stress, was possible through ionic irradiation, creating a new class of materials with great technological potentialities.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O consumo de gases causadores do efeito estufa tem sido alvo de pesquisa, pois a sua liberaÃÃo em excesso tem sido apontada como uma das principais causas do aquecimento global observado nas Ãltimas dÃcadas. O consumo destes gases surge no ambiente acadÃmico como uma alternativa promissora no caminho do equilÃbrio entre emissÃes e captaÃÃo visando a diminuiÃÃo da sua concentraÃÃo na atmosfera. A reaÃÃo de reforma a seco do metano foi estudada variando-se as condiÃÃes reacionais (temperatura e razÃo CH4/CO2) de modo a obter a condiÃÃo reacional mais indicada (na faixa empregada), para favorecer o consumo dos gases metano e diÃxido de carbono com produÃÃo de gÃs de sÃntese (H2/CO), alÃm de verificar as caracterÃsticas do coque depositado na superfÃcie do catalisador. Os catalisadores sintetizados (Ni/SiO2, Co/SiO2 e NiCo/SiO2) foram caracterizados por absorÃÃo atÃmica, fluorescÃncia de raios-X, isotermas de adsorÃÃo de N2, difraÃÃo de raios-X e reduÃÃo em temperatura programada. Posteriormente aos testes catalÃticos as amostras foram submetidas à anÃlise por oxidaÃÃo em temperatura programada, espectroscopia Raman, microscopia de transmissÃo e microscopia de varredura. Os testes catalÃticos realizados em diferentes temperaturas (550, 675 e 800ÂC) e razÃes CH4/CO2 (0,5, 2,25 e 4,0) mostram relativa superioridade da amostra NiCo/SiO2 no desempenho catalÃtico e sugere que nas condiÃÃes mÃximas (maior temperatura e razÃo CH4/CO2) à possÃvel obter consumo de diÃxido de carbono acima de 90% e produÃÃo de gÃs de sÃntese com razÃo H2/CO prÃximo da unidade. A anÃlise por oxidaÃÃo em temperatura programada, assim como a espectroscopia Raman, microscopia eletrÃnica de transmissÃo e de varredura apontaram para a formaÃÃo de nanotubos de carbono de parede mÃltipla (MWNTs) e carbono amorfo. / The consumption of greenhouse gas has been subject of research since its excessive liberation has been identified as a major cause of global warming observed in recent decades. In the academic the consumption of these gases emerges as a promising alternative to achieve the balance between its emissions and itâs consumption in order to minimize its atmospheric concentration. The reaction of the dry reforming of methane was studied by varying the reaction conditions (temperature and CH4/CO2 ratio) to obtain the most suitable reaction conditions (in the range employed), to promote the consumption of methane and carbon dioxide with production of synthesis gas (H2/CO) and to verify the characteristics of the deposited coke on the catalyst surface. The catalysts synthesized (Ni/SiO2, and Co/SiO2 NiCo/SiO2) were characterized by atomic absorption, fluorescence X-Ray, N2 adsorption isotherms, X-Ray diffraction and temperature programmed reduction. After the catalytic tests the samples were analyzed by temperature programmed oxidation, raman spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The catalytic tests were conducted at different temperatures (550, 675 and 800ÂC) and reasons CH4/CO2 (0.5, 4.0 and 2.25) demonstrates the superiority of the performance sample NiCo/SiO2 catalyst and suggests that in specifics conditions (higher temperature and ratio CH4/CO2) it is possible to use carbon dioxide above 90% and production of synthesis gas with H2/CO ratio close to unity. Analysis by temperature programmed oxidation, as well as Raman spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy indicated the formation of carbon nanotubes multi-wall (MWNTs) and amorphous carbon.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Adsorption processes involving carbon dioxide (CO2) capture and sequestration have been objects of different studies. A typical problem is the separation of CO2 from fuel gases emitted in power plants in order to mitigate the global warming effects. Recently, Pressure Swing Adsorption (PSA) technology is being applied to this separation. However, design and analysis of adsorption processes are a difficult task due to the large number of parameters involved. This work studies the dynamics of this separation in activated carbons C141 and WV 1050 through commercial software Aspen Adsorption (AspenTechÂ). First, we evaluated the ability of the software reproducing experimental fixed bed data in C141 reported on literature, considering the mixture 10% of helium (carrier gas), 15% dioxide carbon and 75% nitrogen, molar basis. The results showed satisfactory resemblance to the literature. From a scale-up of the analyzed system, it was sized a PSA apparatus at 298 K operating with two columns and four steps: adsorption, depressurization, purge and repressurization (Skarstrom cycle). High-pressure step was at 3.0 bar and regeneration at 1.1 bar. Fuel gas mixture simulated was composed only of CO2 and N2; the molar fraction of the first component at the feed stream was 15%. The product stream in C141 showed purity and recovery of carbon dioxide from approximately 23% and 60% on a molar basis, respectively. The productivity was 0.72 t CO2 kg-1 year-1. Through the study of design variables such as column diameter and length, feed and purge flow rate, feed composition and step times, the product purity exceeded 30 % and the recovery bordered 75%, with maximum productivity of 1.02 t CO2 kg-1 year-1 for some process settings. The process yields in WV 1050 were 26.5 % purity, 47 % recovery and 0.53 t CO2 kg-1 year-1. / Processos de adsorÃÃo envolvendo a captura e o sequestro de diÃxido de carbono (CO2) vÃm sendo objetos de diferentes estudos. Um dos problemas tÃpicos analisados à a separaÃÃo do CO2 a partir dos gases de queima emitidos em plantas energÃticas com o intuito de mitigar os efeitos do aquecimento global. Recentemente, a tecnologia Pressure Swing Adsorption (PSA) està sendo aplicada para este tipo de separaÃÃo. Entretanto, o projeto e a anÃlise de processos de adsorÃÃo sÃo uma tarefa difÃcil devido à grande quantidade de parÃmetros envolvidos. Este trabalho estuda a dinÃmica dessa separaÃÃo nos carbonos ativados C141 e WV 1050 atravÃs do software comercial Aspen Adsorption da AspenTechÂ. Inicialmente, foi avaliada a capacidade do software no que diz respeito à reproduÃÃo de dados experimentais de leito fixo reportados na literatura, que consideram a mistura como sendo, em base molar, 10 % de hÃlio (gÃs de inerte), 15 % de diÃxido de carbono e 75 % de nitrogÃnio. Os resultados obtidos apresentaram semelhanÃa satisfatÃria aos da literatura para o sÃlido C141. A partir de um scale-up desse sistema analisado, foi dimensionada uma PSA a 298 K de duas colunas e quatro passos: adsorÃÃo, despressurizaÃÃo, purga e repressurizaÃÃo (ciclo Skarstrom). A etapa de maior pressÃo ocorre a 3,0 bar e a regeneraÃÃo a 1,1 bar. Considerou-se que o gÃs de queima à composto apenas por CO2 e N2, sendo a fraÃÃo molar de alimentaÃÃo do componente de interesse de 15%. Para C141, a corrente de produto apresentou pureza e recuperaÃÃo de diÃxido de carbono de aproximadamente 23 % e 60 % em base molar, respectivamente, com produtividade de 0,72 t CO2 kg-1 ano-1. AtravÃs do estudo de variÃveis de projeto como diÃmetro e comprimento da coluna, vazÃo de alimentaÃÃo e de purga, composiÃÃo de alimentaÃÃo e tempos das etapas do ciclo, a pureza do produto ultrapassou os 30 %, a recuperaÃÃo se aproximou de 75 % e a produtividade mÃxima foi de 1,02 t CO2 kg-1 ano-1 para algumas configuraÃÃes do processo. Os rendimentos para o adsorvente WV 1050 foram: pureza de 26,5 %, recuperaÃÃo de 47 % e produtividade de 0,53 t CO2 kg-1 ano-1.

Nesse trabalho foram estudados os efeitos da irradiação iônica em filmes de carbono amorfo hidrogenado, sem (a-C:H) e com a presença de N e F (a-C:N:H e a-C:F:H, respectivamente). Os filmes foram crescidos através da técnica de Deposição Química na Fase Vapor Assistida por Plasma. Após a deposição, os filmes foram irradiados com N+ a 400 keV e Xe++ a 800 keV. Esses íons e suas energias foram escolhidos de modo que nas irradiações com N+ e Xe++ predomine o poder de predomine o poder de freamento eletrônico e nuclear, respectivamente. Alterações nas propriedades estruturais, ópticas e mecânicas foram investigadas através das técnicas de perfilometria, espectroscopia Raman, espectroscopia na região do infravermelho próximo, visível e ultravioleta, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons (análises por retroespalhamento de Rutherford e análise por reação nuclear). Os resultados revelam que a irradiação causa um decréscimo na concentração atômica de H em todas as amostras, e na concentração de F nas amostras de a-C:F:H. Não foram verificadas alterações na concentração de N nos filmes de a-C:N:H. Os espectros Raman e as medidas do gap de Tauc revelam que a irradiação provoca um decréscimo na concentração de estados sp3, devido à conversão C-sp3 → C-sp2. Após as máximas fluências de irradiação, independente do íon precursor, todos os filmes apresentam uma estrutura amorfa rígida, composta com 95 a 100 % de estados sp2. Geralmente, como prevê o modelo de “clusters”, fases sp2 são planares e apresentam baixos valores de dureza. Ao contrário, nossos resultados mostram que após as maiores fluências de irradiação todos os filme combinam boas propriedades mecânicas e tensão interna nula. A rigidez da estrutura resulta do elevado grau de distorção angular nas ligações carbono sp2, o que permite a formação de anéis não hexagonais, como pentágonos e heptágonos, possibilitando a formação de sítios curvos, criando uma estrutura tridimensional. Além disso, com a redução dos estados sp3 obtivemos estruturas não usuais. Filmes de carbono amorfo tipicamente apresentam elevados valores de dureza e tensão interna compressiva, o que limita a espessura máxima do filme, prejudica sua adesão sobre determinados substratos e torna o filme suscetível à falhas mecânicas por delaminação. Através da irradiação iônica foi possível a formação de novas fases metaestáveis combinando elevada dureza e tensão interna nula, ou seja, uma nova classe de materiais com grande potencial tecnológico. / In this work, the effect of ion irradiation in amorphous hydrogenated carbon films, without (a-C: H) and with the presence of N and F (a-C: N: H and a-C: F: H, respectively) was studied. The films were deposited by the Plasma Enhanced Chemical Vapor technique. After deposition they were irradiated with 400 keV N+ and 800 keV Xe++, energies at which electronic and nuclear stopping powers respectively predominate, at fluences ranging from 1 x1014 to 3 x 1016 ions cm-2. Density and atomic composition of the samples before and after irradiation were investigated by perfilometry and ion beam analysis techniques (Rutherford backscattering spectrometry and nuclear reaction analysis). The carbon structure of the films was probed by micro-Raman analysis. Hardness and elastic modulus measurements were performed via nanoindentation technique. The intrinsic stress variation was measured through the flexion method. The results show that the irradiation produce hydrogen loss in all the samples, and loss of F in the a-C:F:H samples. The concentration of N in the a-C:N:H samples is not modified during the irradiations. The Raman and Tauc gap measurements showed that high fluences of irradiation lead to an increase in the number and/or size of the sp2-C sites, due to the C-sp3 → C-sp2 conversion. After the maximum fluencies of irradiation, for both ions, all the films present a rigid amorphous structure with 95 to 100% of sp2 phase. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the clusters model. In contrast, our results show that after the irradiation process all films are hard and present null intrinsic stress. The rigidity of the structure is attributed to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high degree bond angle distortions by the ion irradiation induce the formation of non-hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. The formation of new amorphous carbon phases, which combine relatively high hardness and null intrinsic stress, was possible through ionic irradiation, creating a new class of materials with great technological potentialities.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-07-11T17:15:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Frederic_Bonou_Final.pdf: 9639389 bytes, checksum: 8e42d4b2830e9211a7e9337a184827ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T17:15:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Frederic_Bonou_Final.pdf: 9639389 bytes, checksum: 8e42d4b2830e9211a7e9337a184827ab (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / FACEPE / Este trabalho é uma contribuição ao estudo da variabilidade dos parâmetros físico-biogeoquímicos que controlam as trocas oceano atmosfera de CO2 na região oeste do Atlântico tropical. O objetivo principal do estudo é analisar a distribuição espaço-temporal das propriedades físicas e biogeoquímicas das massas das águas no Atlântico tropical oeste, de modo a identificar os mecanismos que determinam a variabilidade dos parâmetros do carbono, quantificando suas influências recíprocas através da determinação/quantificação de suas correlações. Para tal, as variações de salinidade da superfície do mar (SSM), temperatura da superfície do mar (TSM), Alcalinidade Total (TA) e concentração de Carbono Inorgânico Total Dissolvido (CT) foram examinadas utilizando-se dados de cruzeiros oceanográficos realizados no Atlântico tropical oeste (WTA: 20ºS-20ºN, 60ºW-20ºW). Menores valores de TA e CT são observados na região localizada entre (0ºN-15ºN, 60ºW-50ºW) e são explicadas pela influência da pluma da Amazônia durante o verão boreal através da diluição e atividade biológicas . Os maiores valores de TA e CT são obtidos na parte sul localizada na região (20ºS-10ºS, 40ºW-60ºW) e são explicadas pelas águas ricas em CO2 devido à ressurgência equatorial, que são transportadas pela Corrente Equatorial Sul (sSEC), orientada do litoral Africano para a costa brasileira. A partir destes dados uma relação de CT-SSM é proposta para a região de WTA, levando-se em conta os baixos valores de SSM observados. Esta nova relação (CT = 50,1(±0,1)*SSM+198(±5,07)+0,9*[ano-1989], R2=0,97), juntamente com uma relação TA-SSM já conhecida previamente permitiram a determinação direta dos valores de pressão parcial de CO2 na água do mar, que se mostram próximos dos valores observados diretamente (R2=0,90). Os estudos comparativos realizados no Atlântico tropical, principalmente ao longo das costas africana e sul americana, permitiram a identificação de diferenças significativas das distribuições de valores de TA e CT entre as bordas leste e oeste. Estas diferenças são em maior parte resultantes dos aportes continentais diferenciados, em conjunção com processos oceanográficos distintos (ex.: ressurgência equatorial a leste e aporte Amazônico a oeste). Uma análise de correlações permitiu determinar as limitações espaciais das validades das relações TA/CT = f(SST/SSM) propostas para o Atlântico tropical, reforçando a tese de que estas relações não podem ser generalizadas para o cálculo dos parâmetros do carbono em toda a região do Atlântico tropical. / This work is a contribution to the study of the variability of physical-biogeochemical parameters that control ocean-atmosphere CO2 exchanges in western tropical Atlantic. The aim of this study is to analyze the spatial and temporal distribution of physical and biogeochemical properties of the masses of water in the western tropical Atlantic, in order to identify the mechanisms that determine the variability of carbon parameters, and quantifying their reciprocal influences through determination of empirical correlations. Thus, changes in sea surface salinity (SSM), sea surface temperature (TSM), alkalinity (TA) and concentration of Total Dissolved Inorganic Carbon (CT) were examined using a large set of oceanographic cruise data held in the western tropical Atlantic (WTA: 20ºS-20ºN, 60ºW-20ºW). Lower TA and CT values are observed in the region comprised between 0ºN-15ºN and 60ºW-50ºW and may be explained by the influence of the Amazon plume during the boreal summer. The largest TA and CT values are obtained in the region (20ºS-10ºS, 40ºW-60ºW), where we found CO2 rich waters due to the equatorial upwelling, which are transported by the South Equatorial Current (SEC) from the African coast to the Brazilian shore. A CT-SSM formulation is proposed for the WTA region, taking into account the observed low SSM values. This new relationship (CT = 50.1 (± 0.1) * 198 + SSM (± 5.07) + 0.9 * [year-1989], R2 = 0.97), together with the TA-SMS relation previously known allowed the determination of the partial pressure of CO2 in sea water, showing a good agreement with in situ measurements (R2 = 0.90). In a second part of the work, comparative analyses in the tropical Atlantic, mainly associated to African and South American coastal areas, allowed the identification of significant differences in the distributions of TA and CT values between the east and west parts of the tropical Atlantic basin. These differences are a result of the different continental contributions, in conjunction with distinct oceanographic processes (eg.: coastal/equatorial upwelling in the east x strong Amazonian contribution in the west). A correlation analysis allowed us to determine the limitations of the TA/CT = f (TSM/SSM) formulations for the tropical Atlantic, reinforcing the idea that these relationships cannot be used to calculate the CO2 parameters throughout all regions of the tropical Atlantic.

Orientadores: Marcos Silveira Buckeridge, Marilia Gaspar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T03:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_AmandaPereirade_M.pdf: 752519 bytes, checksum: 0abdf68fd1d19b70a0af931741ccf052 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Desde o início da Revolução Industrial as concentrações de CO2 atmosférico aumentaram em cerca de 30% e estimativas apontam que esta concentração poderá atingir aproximadamente 720 ppm até a metade deste século. Estudos sobre o efeito do alto CO2 no desenvolvimento de diversas espécies vegetais já foram realizados, porém poucos com espécies de gramíneas tropicais do tipo C4, como é o caso da cana-de-açúcar. Considerando a importância econômica da cana e seu potencial na obtenção de biocombustíveis é importante saber como esta cultura irá responder ao aumento previsto na concentração de CO2 atmosférico. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o efeito do aumento do CO2 atmosférico sobre o crescimento, desenvolvimento e metabolismo de carboidratos da cana-de-açúcar visando avaliar o potencial de seqüestro de carbono e o impacto das mudanças climáticas sobre a produtividade. Parâmetros fisiológicos, bioquímicos e moleculares foram analisados em plantas cultivadas em câmaras de topo aberto durante 50 semanas com atmosfera de CO2 ambiente (~370 ppm) e elevada (~720 ppm). Os principais resultados obtidos indicam incremento em altura, na taxa fotossintética e em biomassa de colmo e folhas das plantas cultivadas sob elevado CO2. Ao final das 50 semanas foi detectado no colmo das plantas crescidas em tais condições, um aumento no teor de sacarose, de fibras e no conteúdo de celulose. A análise do perfil de transcritos de folhas após 9 e 22 semanas de cultivo usando microarranjos revelou expressão diferencial de 37 genes, sendo que 14 foram reprimidos e 23 foram induzidos e correspondem principalmente a genes de fotossíntese e desenvolvimento. Nossos resultados indicam que a cultura da cana-de-açúcar tem capacidade para seqüestro de carbono e potencial para aumento na produtividade em condições de alta concentração de CO2 / Abstract: Since the beginning of the Industrial Revolution, the concentrations of CO2 in the atmosphere increased about 30% and the current forecasts point out that this concentration will reach approximately 720 ppm until the middle of this century. Studies about the effect of CO2 on the development of several plant species have been performed. However, few studies have been performed with tropical grass species having photosynthesis C4, as is the case of sugar cane. Due to the economic importance of sugar cane and its high potential to obtain biofuel, it is important to known how this crop will respond to the forecasted increase in the CO2 concentration in the atmosphere. Therefore, the goal of this work was to study the effects of increased CO2 concentration on growth, development and carbohydrate metabolism of sugar cane aiming the evaluation of the potential of this specie for carbon sequestration and the impact of the global climatic change on its productivity. Physiological, biochemical and molecular features of these plants have been analyzed during 50 weeks of growth in Open-Top-Chambers (OTCs) with ambient (~370 ppm) and elevated (~720 ppm) CO2 concentrations. After 50 weeks of growth under these conditions, we observed an increase of sucrose content, fiber an also in cellulose contents in stems of plants grown under elevated CO2. The microarray analysis of the transcriptome of leaves was obtained after 9 and 22 weeks and revealed differential expression of 37 genes. Fourteen genes were repressed and 23 induced by elevated CO2. The latter correspond mainly to the processes of photosynthesis and development. Our results indicate that the sugar cane crop has a high potential for carbon sequestration and increase of productivity under elevated CO2 concentrations / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Orientador: Marcos Silveira Buckeridge / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-11T10:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_MarceloRubens_D.pdf: 11185309 bytes, checksum: d108572b634306b2f02511963c8df8c9 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A concentração atmosférica de dióxido de carbono (CO2) aumentou de 280 ppm, à época da Revolução Industrial, para cerca de 370 ppm atualmente, e continua a aumentar cerca de 1,8 ppm ao ano. Os efeitos dessa elevação no sistema climático global têm atraído considerável atenção, mas ainda não há informações suficientes sobre como essas mudanças podem afetar as espécies arbóreas tropicais, em especial na estrutura dessas plantas, componente relevante no sucesso competitivo e fisiológico dos vegetais. Nesse estudo são apresentados dados de análises estruturais, ultra-estruturais e bioquímicas de folhas de duas espécies tropicais - o jatobá da mata Hymenaea courbaril e o do cerrado H. stigonocarpa - expostas à elevada concentração de CO2. Após cem dias de exposição em câmaras de topo aberto, as espécies demonstraram ser reativas ao aumento da [CO2], especialmente H. stigonocarpa. Essa alteração atmosférica resultou em maior crescimento das plantas, com significativa redução do número de estômatos e aumento dos parênquimas fotossinteticamente ativos, especialmente do paliçádico. A análise quantitativa da cera epicuticular indicou haver variação, porém não significativa, da cera bruta total das espécies. A cromatografia gasosa e a espectrometria de massa mostraram que a cera epicuticular das duas espécies é constituída, principalmente, por nonacosanos e triterpenódes de provável função alcoólica. Os estudos ultra-estruturais evidenciaram alterações na morfologia dos cloroplastos, em decorrência do aumento na deposição de amido, nos exemplares submetidos à elevada [CO2], mas não há evidências de que esse depósito afete o desenvolvimento do vegetal. Também houve alteração na morfologia da cera epicuticular. As técnicas microscópicas e bioquímicas adotadas mostraram-se úteis na determinação de respostas de plantas tropicais a elevadas concentrações de CO2, constituindo-se em ferramentas de aplicação viável em estudos de mudança climática / Abstract: The atmospheric concentration of carbon dioxide (CO2) increased from 280 ppm, during the Industrial Revolution period, to about 370 ppm in the nowadays. It is continuing to increase about 1.8 ppm per year. The effect of this rise in CO2, which is leading to global warming have attracted considerable attention, generating reports on how these changes can affect vegetables, in particular tropical trees species. There are few reports on the consequences of the rise in atmospheric CO2 on plant structure, even considering its relevance for the competitive and physiological success of plants. In this study we present the data about structural, ultrastructural and biochemical analyses of seedlings from two tropical species ¿ the jatobá Hymenaea courbaril and H. stigonocarpa ¿ both exposed to high CO2 concentration. After one hundred days of exposure to elevated CO2 (720 ppm) in open top chambers, the species demonstrated to be reactive, in particular the H. stigonocarpa. This atmospheric alteration resulted in slightly higher plant growth, with significant reduction of the number of stomata and increase of the photosynthetically active tissues, especially of the palissadic layer of the leaves. The quantitative analysis of the epicuticular wax indicated no variation in the species. Gas chromatography and mass spectrometry analyses have shown that the epicuticular wax of the two species is constituted mainly of nonacosans and triterpenoids of probable alcoholic function. The ultrastructural studies revealed alterations in the morphology of the epicuticular wax, and of the chloroplasts the later due to the increase in starch deposition, in the samples submitted to increased CO2 concentration. However, there were no evidences that these changes affect plant development as a whole. The microscopical and biochemical techniques used were useful in determining the responses of tropical plants to the increase of CO2 concentrations, being therefore valuable tools in studies of climatic change / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Compreender os ciclos de nutrientes e a dinâmica da matéria orgânica no ecossistema da Amazônia é essencial para o domínio do manejo eficiente da floresta e do solo. O desaparecimento de florestas tropicais, acompanhada de acelerados processos de perda de solo e de matéria orgânica, pelo desmatamento, queimadas e avanço da fronteira agrícola despertam preocupações. As características das substâncias húmicas remetem aos processos de gênese da matéria orgânica, à capacidade de sustentabilidade para os usos múltiplos em cultivos e aparece como indicador da qualidade do solo. O objetivo deste trabalho foi relacionar as características das substâncias húmicas do solo com o seqüestro de carbono em sítios de floresta em clímax, em área moderadamente e intensamente antropizada, ambientes de influência da Rodovia BR-163 - Cuiabá-Santarém, região que experimenta um incremento das ações antrópicas em função do anúncio da pavimentação desta rodovia. Foram determinadas as características das substâncias húmicas pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise elementar, espectroscopia de fluorescência de luz no UV/Visível, espectroscopia de absorção de luz no UV/Visível, espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica nuclear (EPR). Os resultados de infravermelho das substâncias húmicas do solo do sítio de floresta em clímax, indicam alta complexidade no arranjo conformacional, denotando-se a presença de elevada humificação do material orgânico, o que é corroborado pelos resultados de fluorescência, onde as características das substâncias húmicas deste ambiente apresentaram maior policondensação e grau de humificação. Utilizando-se a espectroscopia de absorção de luz no UV/Visível, constatou-se que a razão E4/E6 é de 2,27 para solo do ambiente de floresta em clímax. Esse é o menor valor das três frações, o que demonstra que as substâncias húmicas deste sítio estão em estágio elevado de policondensação e apresentam maior quantidade de estruturas aromáticas. Os resultados de RMN indicam que a maior percentagem de carbono aromático está exatamente nas substâncias húmicas do solo do sítio de floresta em clímax. Os resultados de EPR demonstram também que as substâncias húmicas dos solos dos sítios em clímax apresentam maiores números de radicais livres do tipo semiquinona (7,52) dos três ambientes estudados. As substâncias húmicas provenientes dos solos dos sítios com intensa atividade antrópica indicam a presença de menor grau de humificação, pelo número de radicais livres do tipo semiquinona (4,68), menor valor dos três ambientes estudados. Desta forma, as características das substâncias húmicas do solo de ambientes em clímax, pela elevada aromaticidade, policondensação e grau de humificação, proporcionam aumento da biodiversidade, incremento da produtividade, melhoria da estrutura deste solo, contribuindo junto à formação de fração húmica não lábil, bem como maior estabilidade dos complexos organominerais, condições favoráveis para o seqüestro de carbono e mitigação do aumento do efeito estufa. / Understanding the cycles of nutrients and organic matter dynamics in Amazons ecosystem is essential for the domain of efficient management of the forest and soil. The disappearance of tropical forests, accompanied by processes of accelerated loss of soil and organic matter, for the deforestation, forest fires and advancement of agricultural frontier arouse concerns. The characteristics of humic substances refer processes of genesis organic matter, capacity of sustainability for multiple uses in cultures appears as indicator the quality of the organic matter. The objective of this work was to relate the characteristics of humics substances in the soil, with the carbon sequestration in sites of forest in climax, in moderately and intensely area in humans use, environments in Influence of highway BR-163 - Cuiaba-Santarem, a region experiencing an increase in action of the human being according to the announcement of paving the road. There were certain characteristics of humic substances by the Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, elemental analysis, ultraviolet-visible fluorescence spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and electronic paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. The results of infrared of humic substances in soil site of a climax forest, show high complexity in conformal arrangement, showing up the presence of high humification of organic material, which is corroborated by the results of fluorescence, where the characteristics of humic substances this environment polycondensation and had greater degree of humification. Using ultraviolet-visible absorption spectroscopy, it was found that the reason E4/E6 is 2.27 for the environment of forest in climax. This is the lowest of the three fractions, which shows that the humic substances from this site are in high stage of polycondensation and the greatest amount of aromatic structures. The results of NMR indicate that the highest percentage of carbon aromatic is exactly humic substances in soil from site of forest in climax. The results of EPR also demonstrate that the soil humic substances in climax\'s sites show the highest numbers of free radicals semiquinonas type (7.52) in the three kinds of environments studied. The humic substances from the soil of sites with intense human activity indicate the lesser presence of degree humification, for the number of free radicals semiquinona\'s type (4.68), lower value of the three environments studied. Thus, the characteristics of humic substances in soil from environments in the climax for the high aromaticity, polycondensation and degree of humification, provide an increase of biodiversity, increasing productivity, improving the structure of the soil, contributing next to the formation of humic fraction not labile, greater stability of organic minerals complexes, favourable conditions for carbon sequestration and mitigation of increased greenhouse effect.

O presente trabalho relata a investigação de uma rota reprodutível de obtenção de materiais de carbono a partir do tratamento térmico de pré-polímero fenol formaldeído (resina fenólica) levando em consideração características morfológicas e estruturais.O controle da composição de resina bem como o estabelecimento cuidadoso da rampa de aquecimento foram fatores decisisvos para a obtenção de materiais análogos ao carbono vítreo de maneira reprodutível. Os materiais obtidos apresentaram reduzida presença de poros e condutividade térmica apreciável uma vez que foram testados como eletrodos de trabalho em ensaios eletroquímicos . A análise estrutural e morfológica dos compostos sintetizados demonstrou a presença de estrutura semelhante ao carbono vítreo relatado na literatura com presença de poucos poros superficiais da ordem de micrômetros até nanômetros. Já em relação aos materias de carbono porosos, buscou-se obter compostos com arranjo ordenado de mesoporos. Resultados preliminares demonstraram que os materiais apresentaram poros micrométricos superficiais organizados. / The present work reports on the investigation of reproducible route to synthesize carbon materials from phenolic resin take into account the structural and morphological features. The control or the resin composotion and the careful establinshing of the ramp heating were decisive for achievement the materials analogous to the glassy carbon (vitreous carbon) in a reproducicle way. The materials obtained materials revealed the glassy carbon structure with the presence of the superficial pores in the range of micrometers to nanometrers. In relation to the carbon materilas, they organized arrangement of the porous in the micrometric scale.

A Amazônia armazena em sua floresta na ordem de 95 a 120 PgC de biomassa viva e mais 160 PgC no solo, que podem ser rapidamente liberados para a atmosfera por meio da queima de biomassa e, também, pela mudança do uso da terra. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de elucidar a contribuição da Bacia Amazônica nas emissões de carbono no ano de 2010. A quantificação do CO2 foi realizada por meio da coleta do ar atmosférico utilizando aviões de pequeno porte que descreveram um perfil vertical em quatro locais, estrategicamente posicionado na Bacia Amazônica, e utilizando sistemas semiautomáticos de coleta de ar em 17 ou 12 altitudes diferentes. O Fluxo de emissão/absorção foi calculado pelo método de integração de coluna, que consiste na determinação da concentração de CO2 no perfil vertical, subtraído da concentração de entrada no continente, levando-se em conta o tempo que a massa de ar despende entre a costa e o local de amostragem. Para a determinação da concentração de entrada, foram utilizadas as concentrações medidas pela NOAA nas Ilhas de Ascencion e Barbados e, como traçador de massas de ar, o SF6. Foi encontrado um caráter emissor da Amazônia em território brasileiro para o ano de 2010, em torno de 0,41 PgC, considerando a média ponderada das quatro regiões estudadas, sendo a queima de biomassa a principal responsável. Para a determinação da emissão proveniente da queima de biomassa foi utilizado o CO, como traçador, e a razão CO:CO2. Apesar de possuir um perfil emissor neste ano anormalmente seco, foi possível observar um caráter sumidor de carbono. / The Amazon forest contains on the order of 95-120 PgC in living biomass and additional 160 PgC in soils, which can be quickly released into the atmosphere through the biomass burning and also by the land use change. This study was developed with the aim to elucidate the contribution of the Amazon Basin in carbon emissions. The quantification of CO2 was performed by collecting atmospheric air using small airplanes that described a vertical profile at four locations strategically positioned in the Amazon and using semi-automatic sampling systems in 17 or 12 different heights. The emission / absorption flux was calculated by column integration method, which consists in determining the vertical profile concentration, subtracted from the background concentration, taking into account the time that the air mass spends between coast and sampling site. To determine the background concentration, were used the concentrations measured by NOAA at the Ascencion and Barbados islands and, as an air mass tracer, the SF6. Was found a emission behavior at the Amazon in Brazil for the year 2010, around 0.41 PgC considering the weighted average of the four regions studied, being the biomass burning mainly responsible. To determine the biomass burning emission, was used the CO as a tracer and, the CO:CO2 ratio. Despite having an emitter profile at this abnormally dry year, it was possible to observe it behavior of carbon sink.