Ferramentas computacionais, baseadas em modelos de inventários, que consigam predizer, com precisão apropriada, o consumo de combustíveis e as emissões veiculares, principais motivadores do desenvolvimento automotivo atual, são fundamentais para a elaboração de políticas públicas eficazes vinculadas a essas questões. No Brasil, apesar de afetarem significativamente a sociedade, muitas das intervenções governamentais nesse segmento são realizadas sem a adequada avaliação de seus impactos. Isso ocorre ou porque a importância dessas ferramentas nem sempre é reconhecida ou por não se ter ferramentas apropriadas. O objetivo deste trabalho foi o de desenvolver uma ferramenta de prognóstico do consumo de combustíveis e das emissões da frota rodoviária, estatisticamente consistente, que pudesse ser utilizada para esse propósito. Para tanto, inicialmente buscou-se identificar os aspectos relacionados às questões que deveriam ser considerados nesse desenvolvimento, por meio do levantamento das tendências evolutivas e alternativas que estão sendo apresentadas relativas a combustíveis, tecnologia veicular e sistemas de transportes. A seguir foram revistos os principais modelos e ferramentas públicos, nacionais e estrangeiros, dessa natureza. E, diante da constatação que eles não poderiam ser empregados, apesar dos limites impostos pela disponibilidade de dados, foi proposta uma nova abordagem para se atingir esse objetivo. Primeiro foi desenvolvido um conjunto de planilhas integrando todos os dados e cálculos de um modelo bottom-up similar ao utilizado nos inventários de emissões tóxicas nacionais, totalmente interconectado e configurado para facilitar, por meio de um processo iterativo, o ajuste fino das estimativas mais incertas, de forma que os consumos totalizados resultantes do modelo coincidissem tanto quanto possível com os consumos observados no país. A seguir, foram desenvolvidos modelos econométricos, para estimar os consumos totalizados de combustíveis a partir de indicadores econômicos pertinentes. E pela inserção desses modelos econométricos no modelo bottom-up anterior, foi gerado um modelo híbrido que permite inventariar e prognosticar, segregadas por classes, o consumo de combustíveis e as emissões veiculares. Os consumos de combustíveis obtidos por meio desses modelos, quando comparados com valores observados, forneceram resultados estatisticamente robustos, que podem ser, em algumas condições, convertidos na emissão de CO2. O mesmo não é possível afirmar com relação às demais emissões, inclusive em função da dificuldade de vincular as fontes emissoras a indicadores de qualidade do ar, o que não invalida o uso do modelo híbrido para obtenção de resultados comparativos. Finalmente, os modelos foram submetidos a análise sensibilidade e sua aplicabilidade foi verificada para alguns cenários. / Computational tools, based on inventory models, which are able to predict, with the appropriated accuracy, vehicular fuel consumption and emissions, main current drivers of the automotive development, are essentials for the development of effective public policies related to these issues. In Brazil, despite their significantly influence over the society, many government interventions in this segment are undertaken without the adequate assessment of their impacts. This happen because the importance of these tools is not always recognized or because proper tools are not available. The goal of this study was to develop a statistically consistent prognostic tool of road fuel consumption and emissions, which could be used for this purpose. Initially, by surveying the evolutionary trends and known alternatives related to fuels, vehicular technology and transportation systems, it was examined all the aspects that should be considered for this work. Next it was reviewed the main domestic and foreign public models and tools of this sector. Realizing that they could not be used, due to the limits imposed by data availability, it is proposed a new approach to achieve this goal. First it is developed a set of worksheets integrating all data and calculations of a bottom-up model, similar to the ones used in national inventories of toxic emissions. The set was interconnected and configured to facilitate, through an iterative process, the fine tuning of the uncertain estimates, in such way that the model total consumptions as much as possible reproduce the fuel consumptions observed in the country. Next econometric models were developed to estimate total fuel consumptions based on identified relevant economic indicators. And inserting these econometric models in the previous bottom-up model, it was generated a hybrid model that allows inventorying and forecasting of fuel consumptions and vehicular emissions segregated by classes. When compared with the observed fuel consumptions, these models presented statistically robust results. Under some conditions, these results can be converted in CO2 emissions. The same cannot be said with respect to other emissions, partially due to the difficulty to link emission sources to air quality measurements, which does not invalidate the use of the hybrid model to obtain comparative results for these emissions. Finally, the models were submitted to a sensitivity analysis and their applicability was verified for some scenarios.

A Contribuição Nacional Pretendida, apresentada pelo Governo Brasileiro na 21ª Conferência das Partes, em Paris 2015, definiu o compromisso nacional de redução de emissão de gases de efeito estufa (GEE) frente aos demais países que compõem a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas. Para que este compromisso seja cumprido, medidas de desenvolvimento de baixo carbono devem ser adotadas. Cenários quantitativos de emissão de GEE podem antecipar as estimativas que serão apresentadas nos inventários futuros de GEE. Os cenários quantitativos podem também auxiliar o governo brasileiro a cumprir as determinações do Decreto da Presidência da República no 7.390/10 e da Decisão 2/CP.17 da Convenção do Clima para elaborar, respectivamente, estimativas anuais e bianuais de emissão de GEE. Além disso, os cenários ainda podem reduzir a incerteza do inventário nacional e podem auxiliar na identificação das alternativas de baixo carbono. As projeções de crescimento populacional, de variação da taxa coleta de resíduo, de variação da composição do resíduo coletado e de qualidade de operação dos locais de disposição permitem definir um futuro único, em que serão comparadas as consequências das opções, disponíveis em 2016, de tratamento do resíduo. Para as avaliações, foram estimadas as variações da composição, do poder calorífico e das frações fóssil e orgânica do resíduo urbano. Os prazos e metas considerados no estudo são inspirados nas políticas Nacional e Estadual do Estado de São Paulo sobre Mudanças Climáticas e no Plano Nacional de Resíduo Sólido. Implantações de opções com início em 2016, evoluindo até 30% em 2040 foram simuladas. A coleta e combustão do biogás de aterro, que até 2000 não era praticada no país, hoje é uma realidade. Por essa razão, admite-se a possibilidade da implantação desta opção em todos os locais de disposição de resíduos da Macrometrópole Paulista. Este estudo mostra que, no setor de resíduos, a recuperação e uso energético do metano, associada à reciclagem e tratamento da matéria orgânica de parte dos resíduo coletados pode levar à redução de emissão superior a 45% em relação à observada em 2005. Mostra também que a incineração de material plástico pode ocasionar aumento de mais de 80% em relação à emissão em 2005. / The Proposed National Contribution presented by the Brazilian Government at the 21st Conference of Parties in Paris 2015 defined the national commitment to reduce greenhouse gas emissions (GHG) with other countries of the United Nations Framework Convention Climate Change (UNFCCC). To fulfill this commitment, policies have to be adopted. Quantitative GHG emission scenarios can anticipate estimates for future inventories of those gases. Scenarios can help the Government to comply with the Decree 7.390/10 and Decision 2 / CP.17 to prepare annual and bi-annual GHG emission estimates. Scenarios can also reduce the uncertainty of the national inventory and may assist in identifying low carbon alternatives. The projection of population growth, the changes on waste collection rate, the differences of collected waste composition of and the variation of operational quality of disposal sites allows to define a single future, in which the consequences of the available options for waste management in 2016 can be compared. Waste composition, lower calorific value and organic and fossil fraction in urban waste were estimated. Deadlines and targets considered in this study were inspired on National Solid Waste Act and São Paulo State policies on Climate Change. Waste treatment options, starting in 2016, raising to 30% in 2040 were simulated. The collection and combustion of landfill biogas, which until 2000 were not common in the country, are now a reality. The possibility of implementing this option in all the Macrometropole Paulista disposal sites is assumed. This study shows that, in the waste sector, recovery and the energetic use of methane, associated with recycling and treatment of organic matter from part of the collected solid waste can reduce emission over 45% in relation to the 2005 observed emission. This study also shows that incineration of plastics can increase emission over 80% as compared to that observed in 2005.

Atualmente, os maiores desafios para a humanidade são a iminente escassez de água, o aumento da produção de alimentos e a busca de fontes alternativas de energia. O uso de efluentes de esgoto tratado (EET) para irrigação agrícola pode, além de fornecer água, nutrientes e matéria orgânica para produção agrícola, minimizar o impacto ambiental causado pela sua disposição nos corpos dágua e aumentar a disponibilidade de água para outros fins. Pode ainda, aumentar a produção agrícola em uma mesma área, conservando as áreas florestadas, reduzir as despesas do agricultor com fertilizantes nitrogenados, e atuar na redução dos gases de efeito estufa na atmosfera, pela maior produção de biomassa e pelo acúmulo de carbono no solo através da rizodeposição e deposição de resíduos vegetais. Apesar desses aspectos favoráveis, esta prática interfere no sistema soloplanta- água modificando as entradas e saídas de carbono e nitrogênio de seus diferentes reservatórios Até o presente momento, pouco foi investigado sobre os efeitos da irrigação com esgoto tratado nas emissões de CH4, CO2 e N2O pelo solo. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo principal quantificar as emissões de CO2, CH4 e N2O, por meio do estudo de um Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico, cultivado com capim Tifton 85 e irrigado com efluente de esgoto tratado produzido por tratamento biológico do esgoto do Município de Lins, SP. Tem ainda como objetivo avaliar mudanças ocorridas na química do solo em relação as concentrações de sódio, carbono e nitrogênio e a produtividade da capim. As principais conclusões foram que (i) o capim Tifton 85 foi mais produtivo nos tratamentos que receberam irrigação com EET, quando comparados àqueles irrigados com água; (ii) a concentração de Na no solo apresentou um aumento significativo independente do tipo de irrigação utilizada (EET ou água); (iii) a irrigação com EET contribuiu para elevar as concentrações de carbono e nitrogênio no solo; (iv) as emissões de N2O e CO2 dependem predominantemente da umidade do solo, da temperatura e das quantidades de fertilizantes nitrogenado mineral aplicados e menos do tipo de água utilizada na irrigação; (v) o CH4 foi o único que não apresentou relação direta de suas emissões com a sazonalidade climática; (vi) as emissões de CO2, N2O e CH4 pelos solos irrigados com EET não diferem de pastagens não irrigadas ou irrigadas com água, sendo mais influenciadas pelas práticas de manejo. Os resultados indicam que a irrigação de culturas com EET é uma pratica sustentável. / Nowadays, the humanity is faced with great challenges such as the impending water shortage, the increase in food production or the search for alternative energy sources. The use of treated sewage effluent (TSE) as water and/or nutrient source for agricultural irrigation, can preserve existing water resources by minimising environmental impacts caused by its discharge to surface waters and increase water availability for other purposes. Moreover, wastewater use can contribute to increase agricultural production, preserving forested areas; reduce costs for nitrogen fertilization, and can diminish greenhouse gas emissions to the atmosphere due to higher biomass production and carbon accumulation in soil through root and plant residue deposition. Despite these favorable aspects, this practice interferes in the soil-plant-water system by modifying the inputs and outputs of carbon and nitrogen from their different pools. Thus, this study aimed at quantifying CO2, CH4 and N2O emissions from a Typic Haplustox cropped with Tifton 85 and irrigated with treated sewage effluent from the wastewater treatment plant (anaerobic and facultative ponds) at the city of Lins, SP and evaluates moreover changes in soil chemistry related to sodium, carbon and nitrogen concentrations and grass productivity. The study revealed that: (i) Tifton-85 was more productive at in treatments with TSE irrigation, compared to potable water irrigation, (ii) the Na concentration in the soil increased significantly regardless of the type of irrigation used (TSE or potable water), (iii) TSE irrigation increased the carbon and nitrogen concentrations in soil, (iv) N2O and CO2 emissions were predominantly dependent on soil moisture, temperature and the quantities of mineral nitrogen fertilizers applied as from the type of water used for irrigation, (v) only CH4 emissions had no direct relation to climate seasonality, and (vi) CO2, N2O and CH4 emissions of TSE irrigated soils did not differ from not irrigated or water irrigated pastures, being mainly affected by different management practices. The results indicate that crop irrigation with TSE can represent is a sustainable agricultural practice.

Sustainability is one of the biggest goals of humankind in the new millennium. An increasing global demand on agricultural products stimulates agricultural expansion in Brazil, especially in the Southwestern Amazon, namely in the Cerrado and Amazon biomes. A better understanding of biogeochemical cycles and their influence on natural and agricultural systems is key to achieve environmental sustainability and improve agricultural efficiency. These biogeochemical cycles are driven by microbes, and the aim of this thesis was to correlate microbial functional group abundances with differences in carbon, nitrogen, and greenhouse gas cycles in response to land use changes in Southwestern Amazon soils. This work was performed at the University of São Paulo, Brazil, and at the University of Massachusetts Amherst, USA, while the candidate was enrolled in Ph.D. programs at both universities. The thesis is composed of five studies. The first study shows that land use change from Cerrado and forest to agriculture (soybean, Glycine max (L. Merrill), in succession with other crops) or pasture (Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) did not reduce soil microbial diversity but changed microbial structure. The second study, a physicochemical background for this land use conversion, describes the alteration of C and N stocks, soil chemical parameters, and microbiological parameters such as biomass, biological C stocks, and changes in the abundance of prokaryotes and fungi. In the third and fourth studies microcosm experiments depict how the agricultural change to soybean and Brachiaria alter the original microbial structure found in forest or cerrado. These studies focused on abundances of key biogeochemical genes (amoA, nirK, nirS, norB, nosZ, mcrA, and pmoA) and correlated gene copy abundances with C, N, and GHG measurements. In the fifth study, in situ soil surveys and GHG samplings were used to characterize the changes from forest to pasture (B. brizantha, 25 years) or soybean crop system (for 2 years or 25 years in succession). We found correlations between genes and processes, indicating that gene abundances provide important microbial information for the understanding of the targeted biogeochemical cycles. Land use, rather than plant species, promotes alterations in microbial gene abundances and processes. During the survey period, forest exhibited higher microbial activity, resulting in higher nitrate availability and N2O emissions. These processes were correlated with higher abundances of process related genes. Nitrate and N2O emissions were lower in agricultural and pasture soils. CO2 emission was higher in the two-year-old soybean plot. The forest and two-year-old soybean plots acted as a sink for CH4, while the pasture plots represented a source of it. The results validated the use of gene abundance determination as a valuable tool to better understand C, N, and GHG processes. The genes nirK, nosZ, and 16S rRNA presented the best correlations with the processes. A larger temporal and spatial analysis is needed to infer statements on the processes dynamics due to land use change. For the first time gene abundance measurements were used to integrate the C, N and GHG cycles, giving insights into land use changes in Southwestern Amazon / Sustentabilidade é um dos maiores objetivos da humanidade no novo milênio. Uma demanda crescente por produtos agrícolas tem estimulado a expansão agrícola no Brasil, especialmente no Sudoeste da Amazônia, nos biomas Cerrado e Amazônia. Um melhor entendimento dos ciclos biogeoquímicos e suas influências em sistemas naturais e agrícolas é chave para se alcançar sustentabilidade ambiental e aumentar eficiência agrícola. Esses ciclos biogeoquímicos são guiados por microrganismos, e o objetivo dessa tese foi correlacionar abundância de grupos funcionais de microrganismos com carbono, nitrogênio e gases de efeito estufa (GEE) em resposta a mudança do uso da terra em solos do sudoeste da Amazônia. Esse trabalho foi realizado na Universidade de São Paulo e na Universidade de Massachusetts Amherst enquanto o doutorando esteve matriculado nas duas universidades. A tese é composta de cinco estudos. O primeiro estudo mostra que a mudança no uso da terra de Cerrado e floresta para agricultura (soja, Glycine max (L. Merrill), em sucessão com outros cultivos) ou pastagem (Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) não reduz diversidade microbiana, mas muda sua estrutura. O segundo estudo descreve as alterações nos estoques de C, N, parâmetros químicos e microbiológicos da conversão de Cerrado para agricultura e pastagem. No terceiro e no quarto estudos, microcosmos foram usados para avaliar a influência de soja e braquiária na microbiota dos solos. Genes chaves dos processos biogeoquímicos (amoA, nirK, nirS, norB, nosZ, mcrA, e pmoA) foram quantificados e correlacionados com C, N e GEE. No quinto estudo, coletas in situ de solo e gases foram usadss para caracterizar a mudança do uso da terra de floresta para pastagem (braquiária, 25 anos) e para agricultura (soja, segundo ano, e soja, 25 anos, em sucessão com outras culturas). Correlações entre genes e processos foram encontradas, indicando que abundância gênica fornece importantes informações para o entendimento dos ciclos biogeoquímicos. Mudança no uso da terra como um todo, mais do que a mudança de vegetação, promove as alterações na abundância gênica e processos do solo. Durante o período de coleta, floresta exibiu maior atividade microbiana, resultando em maior disponibilidade de nitrato e emissão de N2O. Esses processos correlacionam com maior abundância dos genes relacionados aos processos. Quantidades de nitrato e N2O foram menores em agricultura e pastagem. As emissões de CO2 foram maiores na área de soja de segundo ano. Os solos de floresta e soja de segundo ano se mostraram como drenos de metano, enquanto que a pastagem foi uma fonte de emissão. Os resultados validam o uso de abundância gênica como uma técnica valiosa para um melhor entendimento dos ciclos do C, N e GEE. Os genes nirK, nosZ, e 16S rRNA apresentaram as melhores correlações com os processos. Uma análise temporal e espacial mais abrangente é necessária para generalizações sobre a dinâmica dos processos na região estudada. Pela primeira vez abundância gênica foi usada para integrar os ciclos do C, N e GEE, colaborando para um melhor entendimento dos processos relacionados à mudança no uso da terra no sudoeste da Amazônia

Em um período de mudanças climáticas e restrições a emissões cada vez maiores, é importante focar o desenvolvimento das nações na direção de uma economia de baixo carbono. O elevado consumo de combustíveis fósseis gera danos que atingem escalas globais, regionais e locais e põem em risco o suprimento de longo prazo no planeta. O presente trabalho tem como objetivo analisar o desempenho dos principais setores industriais brasileiros considerando seus respectivos consumos energéticos e contribuições para aspectos sociais e econômicos do país. Além disso, busca-se mensurar os benefícios ambientais, no que diz respeito à emissão de CO2, resultante da alteração de energéticos nos setores industriais de menor desempenho e discutir políticas públicas que visam estimular a utilização de fontes de energia mais limpas. Para atingir o objetivo proposto, foi realizada a análise e quantificação da potencial contribuição ambiental que a alteração da matriz energética dos setores com menor desempenho em relação à sua contribuição para o desenvolvimento sustentável, pode fornecer. Para determinar o desempenho dos setores foi utilizada a Análise Envoltória de Dados (DEA). Os resultados deste estudo indicaram que o setor metalúrgico e o setor de não metálicos são os que possuem o menor desempenho, considerando as variáveis selecionadas. Já para medir as emissões de CO2 dos principais combustíveis utilizados nos setores de menor desempenho foi utilizado o método Top-Down proposto pelo IPCC. A análise indicou que, apesar do carvão vegetal ser o segundo emissor de CO2, ele pode contribuir para a redução do aquecimento global, desde que seja proveniente de mata de reflorestamento destinada para a atividade industrial. Por fim, foi realizada uma breve discussão sobre as políticas públicas voltadas a este energético. / In a period of climate change and of an increasingly restriction of emissions, it is pivotal to focus on a development by countries towards an economy revolved on low carbon dioxide levels. The high consumption of fossil fuels results in damages on a global, regional and local level threatening long-term supply in our planet. This work has as its objective to analyze the performance of the main Brazilian industrial sectors considering their energy consumption and contributions to social and economic aspects of the country. In addition, will be measure the environmental benefits, in terms of CO2 emissions, resulting from fuel substitution in the industrial sectors of lower performance and discuss public policies aimed at stimulating the use of cleaner energy sources. So as to achieve this objective, an analysis and measurement assertion of the potential environmental contribution that a change of the energy matrix, of the sectors with lower performance as regards to its contribution to sustainable development of the country, may provide was performed. Data Envelopment Analysis (DEA) was used to determine the efficiency of the sectors. The results of this study indicated that the metallurgical and nonmetallic sectors are the ones that have the lowest performance industrial in terms of sustainable. For the measurement of CO2 emissions for each major fuel used in the sectors with lower performance, the Top-Down method proposed by the IPCC was used. This analysis indicated that, although charcoal is the second fuel in sectors that emit more CO2, it can contribute to the reduction of global warming since it comes from forest reforestation destined for the activity industrial. Finally, a brief discussion about public policies on this fuel was held.

Sustainability is one of the biggest goals of humankind in the new millennium. An increasing global demand on agricultural products stimulates agricultural expansion in Brazil, especially in the Southwestern Amazon, namely in the Cerrado and Amazon biomes. A better understanding of biogeochemical cycles and their influence on natural and agricultural systems is key to achieve environmental sustainability and improve agricultural efficiency. These biogeochemical cycles are driven by microbes, and the aim of this thesis was to correlate microbial functional group abundances with differences in carbon, nitrogen, and greenhouse gas cycles in response to land use changes in Southwestern Amazon soils. This work was performed at the University of São Paulo, Brazil, and at the University of Massachusetts Amherst, USA, while the candidate was enrolled in Ph.D. programs at both universities. The thesis is composed of five studies. The first study shows that land use change from Cerrado and forest to agriculture (soybean, Glycine max (L. Merrill), in succession with other crops) or pasture (Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) did not reduce soil microbial diversity but changed microbial structure. The second study, a physicochemical background for this land use conversion, describes the alteration of C and N stocks, soil chemical parameters, and microbiological parameters such as biomass, biological C stocks, and changes in the abundance of prokaryotes and fungi. In the third and fourth studies microcosm experiments depict how the agricultural change to soybean and Brachiaria alter the original microbial structure found in forest or cerrado. These studies focused on abundances of key biogeochemical genes (amoA, nirK, nirS, norB, nosZ, mcrA, and pmoA) and correlated gene copy abundances with C, N, and GHG measurements. In the fifth study, in situ soil surveys and GHG samplings were used to characterize the changes from forest to pasture (B. brizantha, 25 years) or soybean crop system (for 2 years or 25 years in succession). We found correlations between genes and processes, indicating that gene abundances provide important microbial information for the understanding of the targeted biogeochemical cycles. Land use, rather than plant species, promotes alterations in microbial gene abundances and processes. During the survey period, forest exhibited higher microbial activity, resulting in higher nitrate availability and N2O emissions. These processes were correlated with higher abundances of process related genes. Nitrate and N2O emissions were lower in agricultural and pasture soils. CO2 emission was higher in the two-year-old soybean plot. The forest and two-year-old soybean plots acted as a sink for CH4, while the pasture plots represented a source of it. The results validated the use of gene abundance determination as a valuable tool to better understand C, N, and GHG processes. The genes nirK, nosZ, and 16S rRNA presented the best correlations with the processes. A larger temporal and spatial analysis is needed to infer statements on the processes dynamics due to land use change. For the first time gene abundance measurements were used to integrate the C, N and GHG cycles, giving insights into land use changes in Southwestern Amazon / Sustentabilidade é um dos maiores objetivos da humanidade no novo milênio. Uma demanda crescente por produtos agrícolas tem estimulado a expansão agrícola no Brasil, especialmente no Sudoeste da Amazônia, nos biomas Cerrado e Amazônia. Um melhor entendimento dos ciclos biogeoquímicos e suas influências em sistemas naturais e agrícolas é chave para se alcançar sustentabilidade ambiental e aumentar eficiência agrícola. Esses ciclos biogeoquímicos são guiados por microrganismos, e o objetivo dessa tese foi correlacionar abundância de grupos funcionais de microrganismos com carbono, nitrogênio e gases de efeito estufa (GEE) em resposta a mudança do uso da terra em solos do sudoeste da Amazônia. Esse trabalho foi realizado na Universidade de São Paulo e na Universidade de Massachusetts Amherst enquanto o doutorando esteve matriculado nas duas universidades. A tese é composta de cinco estudos. O primeiro estudo mostra que a mudança no uso da terra de Cerrado e floresta para agricultura (soja, Glycine max (L. Merrill), em sucessão com outros cultivos) ou pastagem (Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich.) não reduz diversidade microbiana, mas muda sua estrutura. O segundo estudo descreve as alterações nos estoques de C, N, parâmetros químicos e microbiológicos da conversão de Cerrado para agricultura e pastagem. No terceiro e no quarto estudos, microcosmos foram usados para avaliar a influência de soja e braquiária na microbiota dos solos. Genes chaves dos processos biogeoquímicos (amoA, nirK, nirS, norB, nosZ, mcrA, e pmoA) foram quantificados e correlacionados com C, N e GEE. No quinto estudo, coletas in situ de solo e gases foram usadss para caracterizar a mudança do uso da terra de floresta para pastagem (braquiária, 25 anos) e para agricultura (soja, segundo ano, e soja, 25 anos, em sucessão com outras culturas). Correlações entre genes e processos foram encontradas, indicando que abundância gênica fornece importantes informações para o entendimento dos ciclos biogeoquímicos. Mudança no uso da terra como um todo, mais do que a mudança de vegetação, promove as alterações na abundância gênica e processos do solo. Durante o período de coleta, floresta exibiu maior atividade microbiana, resultando em maior disponibilidade de nitrato e emissão de N2O. Esses processos correlacionam com maior abundância dos genes relacionados aos processos. Quantidades de nitrato e N2O foram menores em agricultura e pastagem. As emissões de CO2 foram maiores na área de soja de segundo ano. Os solos de floresta e soja de segundo ano se mostraram como drenos de metano, enquanto que a pastagem foi uma fonte de emissão. Os resultados validam o uso de abundância gênica como uma técnica valiosa para um melhor entendimento dos ciclos do C, N e GEE. Os genes nirK, nosZ, e 16S rRNA apresentaram as melhores correlações com os processos. Uma análise temporal e espacial mais abrangente é necessária para generalizações sobre a dinâmica dos processos na região estudada. Pela primeira vez abundância gênica foi usada para integrar os ciclos do C, N e GEE, colaborando para um melhor entendimento dos processos relacionados à mudança no uso da terra no sudoeste da Amazônia

Atualmente, os maiores desafios para a humanidade são a iminente escassez de água, o aumento da produção de alimentos e a busca de fontes alternativas de energia. O uso de efluentes de esgoto tratado (EET) para irrigação agrícola pode, além de fornecer água, nutrientes e matéria orgânica para produção agrícola, minimizar o impacto ambiental causado pela sua disposição nos corpos dágua e aumentar a disponibilidade de água para outros fins. Pode ainda, aumentar a produção agrícola em uma mesma área, conservando as áreas florestadas, reduzir as despesas do agricultor com fertilizantes nitrogenados, e atuar na redução dos gases de efeito estufa na atmosfera, pela maior produção de biomassa e pelo acúmulo de carbono no solo através da rizodeposição e deposição de resíduos vegetais. Apesar desses aspectos favoráveis, esta prática interfere no sistema soloplanta- água modificando as entradas e saídas de carbono e nitrogênio de seus diferentes reservatórios Até o presente momento, pouco foi investigado sobre os efeitos da irrigação com esgoto tratado nas emissões de CH4, CO2 e N2O pelo solo. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo principal quantificar as emissões de CO2, CH4 e N2O, por meio do estudo de um Argissolo Vermelho Distrófico Latossólico, cultivado com capim Tifton 85 e irrigado com efluente de esgoto tratado produzido por tratamento biológico do esgoto do Município de Lins, SP. Tem ainda como objetivo avaliar mudanças ocorridas na química do solo em relação as concentrações de sódio, carbono e nitrogênio e a produtividade da capim. As principais conclusões foram que (i) o capim Tifton 85 foi mais produtivo nos tratamentos que receberam irrigação com EET, quando comparados àqueles irrigados com água; (ii) a concentração de Na no solo apresentou um aumento significativo independente do tipo de irrigação utilizada (EET ou água); (iii) a irrigação com EET contribuiu para elevar as concentrações de carbono e nitrogênio no solo; (iv) as emissões de N2O e CO2 dependem predominantemente da umidade do solo, da temperatura e das quantidades de fertilizantes nitrogenado mineral aplicados e menos do tipo de água utilizada na irrigação; (v) o CH4 foi o único que não apresentou relação direta de suas emissões com a sazonalidade climática; (vi) as emissões de CO2, N2O e CH4 pelos solos irrigados com EET não diferem de pastagens não irrigadas ou irrigadas com água, sendo mais influenciadas pelas práticas de manejo. Os resultados indicam que a irrigação de culturas com EET é uma pratica sustentável. / Nowadays, the humanity is faced with great challenges such as the impending water shortage, the increase in food production or the search for alternative energy sources. The use of treated sewage effluent (TSE) as water and/or nutrient source for agricultural irrigation, can preserve existing water resources by minimising environmental impacts caused by its discharge to surface waters and increase water availability for other purposes. Moreover, wastewater use can contribute to increase agricultural production, preserving forested areas; reduce costs for nitrogen fertilization, and can diminish greenhouse gas emissions to the atmosphere due to higher biomass production and carbon accumulation in soil through root and plant residue deposition. Despite these favorable aspects, this practice interferes in the soil-plant-water system by modifying the inputs and outputs of carbon and nitrogen from their different pools. Thus, this study aimed at quantifying CO2, CH4 and N2O emissions from a Typic Haplustox cropped with Tifton 85 and irrigated with treated sewage effluent from the wastewater treatment plant (anaerobic and facultative ponds) at the city of Lins, SP and evaluates moreover changes in soil chemistry related to sodium, carbon and nitrogen concentrations and grass productivity. The study revealed that: (i) Tifton-85 was more productive at in treatments with TSE irrigation, compared to potable water irrigation, (ii) the Na concentration in the soil increased significantly regardless of the type of irrigation used (TSE or potable water), (iii) TSE irrigation increased the carbon and nitrogen concentrations in soil, (iv) N2O and CO2 emissions were predominantly dependent on soil moisture, temperature and the quantities of mineral nitrogen fertilizers applied as from the type of water used for irrigation, (v) only CH4 emissions had no direct relation to climate seasonality, and (vi) CO2, N2O and CH4 emissions of TSE irrigated soils did not differ from not irrigated or water irrigated pastures, being mainly affected by different management practices. The results indicate that crop irrigation with TSE can represent is a sustainable agricultural practice.

Nas últimas décadas as mudanças climáticas foram evidenciadas pelo aumento da temperatura global, diminuição dos estoques de carbono terrestres, associados ao aumento nas emissões de gases de efeito estufa (GEE). A floresta Amazônica é o maior bioma tropical do mundo e desenvolve serviços ambientais estratégicos no planeta. Entretanto, há mais de duas décadas que o desmatamento na Amazônia impulsiona as emissões globais de GEE, diminuindo o armazenamento de carbono do solo com alterações na dinâmica nas populações microbianas e nos ciclos biogeoquimicos pela mudança de uso da terra. O objetivo desse estudo foi avaliar as alterações temporais dos atributos químicos do solo, quantificar as emissões de CO2, CH4 e N2O e verificar as alterações na estrutura bacteriana do solo após o corte e queima de vegetação nativa na Amazônia. O estudo foi desenvolvido em área de vegetação nativa no norte do estado de Rondônia, região sul da Amazônia no Brasil. A área de estudo consistiu-se de quatro hectares, onde foi realizado o corte e queima em 2,25 hectares. Foram realizadas amostragens para avaliação da fertilidade do solo e estoques de carbono (C) e nitrogenio (N) nas profundidades de 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-30, 30-40, 40-50, 50-60, 60-80 e 80-100 cm. As coletas foram realizadas em vegetação nativa e aos 2, 30, 60, 90, 120, 240 e 365 dias após corte e queima. Foram determinados os atributos pH, Al, H+Al, Ca, Mg, K, P, C, N e calculados os valores de soma de bases, CTC, V % e m %. As coletas para quantificar as emissões dos GEE foram realizadas simultaneamente na área de vegetação nativa e no hectare central da área de corte e queima aos 19, 31, 48, 61 e 81 dias após corte e 2 , 4, 6, 8, 15, 31, 45, 61, 88, 122, 153, 180, 240 e 350 dias após queima, com amostragens aos 0, 20, 40 e 60 minutos. Os atributos microbiológicos do solo foram avaliados pela técnica de T-RFLP com amostragens realizadas simultaneas nas duas áreas, aos 32 e 62 dias após o corte e aos 2, 15, 30, 45, 60, 90, 120, e 360 dias após queima da biomassa vegetal. Foi verificado rápido aumento da fertilidade do solo e diminuição da acidez e teores de Al+3 após a queima, entretanto esse efeito foi pouco persistente, retornando ao status inicial do solo após um ano. Houve redução de 30 % nos estoques de C e N do solo no final do estudo, evidenciando os efeitos deletérios da mudança do uso da terra nos atributos químicos do solo. Foi registrado redução de 50 % das emissões de CO2 equivalente após o corte, comparada à vegetação nativa e reduções nas emissões de GEE de 35 % após um ano de estudo. Verificou-se na camada superficial, alterações significativas na estrutura da comunidade bacateriana do solo em decorrência do impacto do fogo e das alterações nos atributos químicos em função da deposição superficial de cinzas no solo, entretanto não foi verificada alterações significativa nas camadas abaixo de 5 cm. Este estudo forneceu importantes informações para o entendimento dos impactos e as alterações causadas pelo processo de conversão florestal tropical pelo corte e queima de vegetação nativa na Amazônia. / In recent decades, climate change has been evidenced by the increase in global temperature and the decrease in terrestrial carbon stocks, associated with an increase in greenhouse gas (GHG) emissions. The Amazon rainforest is the largest tropical biome in the world and develops strategic environmental services on the planet. However, for more than two decades, deforestation in Amazon has driven global GHG emissions, reducing soil carbon storage with changes in microbial populations dynamics and in biogeochemical cycles due to land use change. The objective of this study was to evaluate the temporal alterations of soil chemical attributes, quantify CO2, CH4 and N2O emissions and verify changes in soil bacterial structure, due to the slash and burn of the native vegetation in Amazon. The study was developed in an area of native vegetation in the north of Rondônia state, southern region of Amazon in Brazil. The study area consisted of 4 hectares, where it was cut and burned in 2.25 hectares. Samples were collected to evaluate soil fertility and carbon (C) and nitrogen (N) stocks at the depths of 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-30, 30-40, 40- 50, 50-60, 60-80 and 80-100 cm. These samples were collected in native vegetation at 2, 30, 60, 90, 120, 240 and 365 days after cutting and burning. The attributes pH, Al, H + Al, Ca, Mg, K, P, C, N were determined and the values of base sum, CEC, base saturation and aluminum saturation were calculated. The samples to quantify GHG emissions were carried out simultaneously in the native vegetation area and in the central hectare of the cutting and burning area at 19, 31, 48, 61 and 81 days after cutting and 2, 4, 6, 8, 15, 31, 45, 61, 88, 122, 153, 180, 240 and 350 days after burning, with samples at 0, 20, 40 and 60 minutes. The microbiological attributes of the soil were evaluated by T-RFLP technique with simultaneous samplings in the two areas, at 32 and 62 days after cutting and at 2, 15, 30, 45, 60, 90, 120, and 360 days after plant biomass burning. A rapid increase in soil fertility and a decrease in acidity and Al+3 contents after burning were verified, however this effect was not persistent, returning to the initial soil status after one year. There was a 30 % reduction in soil C and N stocks at the end of the study, evidencing the deleterious effects of land use change on soil chemical attributes. Also, a 50 % reduction in CO2 emissions after cutting, compared to native vegetation and, a 35 % reduction in GHG emissions after one year of study, were observed. We verified in the surface layer, significant alterations in the soil bacteria structure due to the fire impact and the changes in the chemical attributes, such as surface deposition of ashes. However, we did not verified significant changes in the layers lower than 5 cm. Our study provided important information for understanding the impacts and changes of the tropical forest conversion process by slash and burning native vegetation in Amazon.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:46:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Larissa.pdf: 1850942 bytes, checksum: 055f99877063a1e529d77540c0b94279 (MD5) Previous issue date: 2013-02-01 / Livestock, especially cattle, has been considered one of the main sectors that is responsible for global warming due to rumen methane emission and, to a lesser extent, methane emission by residues. Another concern is the correct disposal of agroindustrial residues. The wet brewery grain is considered as polluting as animal wastes. Thus, such wastes must have correct destination, so their use to feed animal is an option. The wet brewery grain has been recorded as an important substitute for fodder and/or grain in ruminants diet. Thus, this study aimed at evaluating the potential for methane production in cattle fed diets containing different levels of wet brewery grain inclusion, to replace bulky diet, with 0, 20, 25 and 30% rates in dry matter percentage. Four castrated steers, with rumen cannula were studied and distributed in a Latin square design (4x4) in four experimental periods of 21 days each (14 days of adjustment and 7 days for data collection). During the last week of each period, the animals manure and ruminal fluid were collected, whose anaerobic digestion essays were analyzed, during the period of 120 days. So, the following parameters were evaluated: removal of total and volatile solids, removal of soluble chemical oxygen demand, cumulative and daily production of methane, volatile fatty acids production (lactic, acetic, propionic and butyric), acidity/alkalinity ratio and pH of reactors. In order to record ruminal fluid, 96-hour tests were performed in the laboratory to observe the influence of wet brewery grain inclusion on methane and volatile fatty acids production inside the rumen. The statistical evaluation of the process was obtained with curves of cumulative production of methane that were adjusted according to Gompertz modified model. Tukey test was used to compare averages with 5% significance. According to these data, it is concluded that wet brewery grain inclusion influenced on methane production for these animals. There was effect of treatment and period for cumulative production of methane (L). The treatment with the largest inclusion of wet brewery residue showed the highest potential of methane production in wastes. The wet brewery residue inclusion did not affect the production of volatile fatty acids inside rumen. The cumulative methane production (mL) of ruminal fluid was influenced by the inclusion of wet brewery residue on animals diet. Nevertheless, the lowest production occurred with an increasing supply of wet brewery residue. The Gompertz modified model provided a good adjustment to the methane production data. Consequently, wet brewery residue can be considered an alternative diet to replace corn silage up to 30% (DM), since it reduces methane production inside the rumen (environmental benefit) and increases methane production from residues (energy and economic benefit). / A pecuária, sobretudo a bovina, tem sido considerada um dos principais setores responsáveis pelo aquecimento global, devido à emissão de metano ruminal e, em menor proporção, à emissão de metano pelos dejetos. Outra preocupação é a correta destinação dos resíduos agroindustriais. O resíduo úmido de cervejaria é considerado tão poluidor quanto os dejetos animais. Desta forma, é importante que este subproduto tenha destino correto e uma opção é o uso na alimentação animal. O resíduo úmido de cervejaria tem se mostrado um importante substituto para forragens e/ou grãos na dieta de ruminantes. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de produção de metano de bovinos alimentados com dietas que continham diferentes níveis de inclusão de resíduo úmido de cervejaria (RUC), em substituição ao volumoso da dieta, cujas doses foram: 0, 20, 25 e 30% em porcentagem de massa seca. Foram utilizados quatro bovinos machos, castrados, portadores de cânula ruminal, distribuídos em delineamento quadrado latino (4x4), em quatro períodos experimentais de 21 dias cada (14 dias de adaptação e 7 dias de coleta de dados). Na última semana de cada período, coletaram-se dejetos e líquido ruminal dos animais. Com os dejetos coletados, realizaram-se ensaios de biodigestão anaeróbia, no período de 120 dias, nos quais foram avaliados a remoção de sólidos totais e voláteis, a remoção da demanda química de oxigênio solúvel, a produção diária e acumulada de gás metano, a produção de ácidos graxos voláteis (lático, acético, propiônico e butírico), a relação acidez/alcalinidade e o pH dos reatores. Em relação ao líquido ruminal, foram realizados testes de 96 horas, em laboratório, para verificar a influência da inclusão de RUC na produção de gás metano e ácidos graxos voláteis no rúmen. Para a avaliação estatística do processo, utilizaram-se curvas de produção acumulada de metano, ajustadas segundo modelo de Gompertz modificado. O teste de Tukey foi adotado para comparação das médias, com nível de significância de 5%. Com os dados obtidos, conclui-se que a inclusão de resíduo úmido de cervejaria teve influência na produção de metano nesses animais; houve efeito de tratamento e período para a produção acumulada de metano (L). O tratamento com maior inclusão de resíduo úmido de cervejaria apresentou maior potencial de produção de metano nos dejetos; a inclusão de RUC não alterou o perfil de produção de ácidos graxos voláteis no rúmen; a produção acumulada de metano (mL) do líquido ruminal foi influenciada pela inclusão de resíduo úmido de cervejaria à dieta. Todavia, a menor produção ocorreu com o aumento do fornecimento de resíduo úmido de cervejaria. O modelo de Gompertz modificado apresentou bom ajuste aos dados de produção de gás metano. Logo, o resíduo úmido de cervejaria pode ser considerado alimento alternativo para substituir a silagem de milho, em até 30% (MS), uma vez que diminui a produção de metano no rúmen (benefício ambiental) e aumenta a produção de metano nos dejetos (benefício energético e econômico).

[pt] A dissertação tem por objetivo avaliar o grau de comprometimento de grandes consumidores de energia elétrica com preceitos da sustentabilidade e do preocupante fenômeno das mudanças climáticas. No contexto do comprometimento da política brasileira com o desenvolvimento sustentável, o trabalho revê os principais acordos e recomendações internacionais que visam a mitigação e adaptação às mudanças climáticas e sustentabilidade como subsídios metodológicos à construção de um questionário estruturado. O questionário foi aplicado junto aos grandes clientes da concessionária de energia elétrica do Rio de Janeiro, que atende 4,1 milhões de consumidores na média e alta tensão (68 porcento da população e 66 porcento do PIB do segundo estado economicamente mais desenvolvido do país). A pesquisa de campo realizada permitiu identificar, na visão das organizações participantes, as ações de sustentabilidade e as medidas empresariais de adaptação e mitigação do fenômeno estudado. À luz das melhores práticas e diretrizes internacionais, foi proposto um indicador e uma métrica para avaliar o grau de comprometimento à essas práticas e tendências. Os resultados da pesquisa, estratificados por classes de consumidores, permitem avaliar, com base nos consumos de energia, o preocupante nível de emissões de gases efeito estufa (tCO2eq) que resultam da geração da energia elétrica consumida pelos clientes da concessionária. Não obstante mais de 90 porcento das organizações terem considerado a sustentabilidade como oportunidade de negócios e diferencial competitivo para viabilizar nichos de mercado, os resultados da pesquisa indicam que, na média, é preocupante o baixo grau de comprometimento dos grandes usuários de energia elétrica com as medidas desejáveis de restrição às emissões. / [en] In the context of global concerns related to climate change due to the alarming and unprecedented growth of greenhouse gas (GHG) emissions, the present study evaluates the commitment to emissions restrictions among large users of electricity produced by a utility company that serves 4.1 million consumers (68 percent of the population and 66 percent of the gross internal product for the second most economically developed Brazilian state), based on the proposed metrics and indicator. The present work reviews the primary international agreements and recommendations that aim to mitigate and adapt to climate change and sustainability, in light of the Brazilian commitment to the policy of sustainable development. A survey was developed for the participating organisations, which were classified by economic sector, to expose them to 18 issues that reflect worldwide guidelines on emission constraints. Based on their total energy consumption, the survey discusses the worrying level of GHG emissions (tonnes of equivalent carbon dioxide, tCO2eq) associated with the generation of the electricity consumed by the largest utility company customers. Although over 90 percent of the organisations considered sustainability to be both a business opportunity and a competitive differential that enables niche markets, the results of the present study indicated a low degree of commitment to the desired emission restrictions from the larger electricity consumers, on average.