Projetos de Pesquisa

 

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Alisson Carraro Borges

Ciências Agrárias

Engenharia Agrícola
  • sistemas alagados construídos para remoção de flúor na água: otimização do processo com uso de fito-hormônio e biocarvão
  • A presença de flúor na água é um dos desafios da sociedade moderna a ser superado. Dividindo opiniões no meio científico, o flúor, embora em baixas concentrações seja benéfico à saúde humana, em níveis elevados se torna um problema de saúde pública posando como contaminante. Torna-se presente na água por rotas naturais (intemperismo de material geológico) ou antrópicas (disposição de efluentes ou pelo tratamento e abastecimento de água em si no qual a fluoretação é prevista por lei). O Ministério da Saúde e a Organização Mundial da Saúde recomendam valor máximo de 1,5 mg L-1 de fluoreto na água. Dessa forma, é necessário buscar soluções viáveis e eficientes para adequar os níveis de flúor na água quando este se torna um problema para o abastecimento das populações, em especial àquelas que não tem acesso a mananciais alternativas. Técnicas de tratamento, mais simples e baratas, para melhorar a qualidade das águas estão sob constante investigação. Uma dessas alternativas é a fitorremediação. Um sistema alagado construído (SAC) é uma estratégia de fitorremediação projetado para utilizar plantas cultivadas em substratos (solo, areia, brita, cascalho) onde ocorrem processos físicos, químicos e bioquímicos de depuração de efluentes líquidos (MATOS et al., 2010). É uma tecnologia crescente que pode fornecer um método efetivo de tratamento de vários contaminantes, além de ser considerada uma tecnologia mais limpa, barata, esteticamente agradável e passível de ser aplicada de maneira descentralizada na depuração de águas ou águas residuárias (KURZBAUM et al., 2012; TANGAHU, 2011; ZAVODA, 2001). Entretanto, por ser tecnologia recente, a fitorremediação em SAC requer mais pesquisas sobre as condições do solo, da água e da planta. Dominar esses parâmetros contribuiria para o aperfeiçoamento do processo e abriria espaço para otimização, como a possibilidade da adição de hormônios de crescimento de plantas e/ou de substratos que possam aumentar o desempenho do meio filtrante, por exemplo, biocarvão. Os fito-hormônios são moléculas que podem contribuir de maneira significativa na assimilação de espécies químicas e promover maior desenvolvimento ou resistência da planta. Pouco se sabe sobre o uso de fito-hormônio na potencialização do desempenho de plantas em processos de fitorremediação. Enquanto fito-hormônios potencializariam, em tese, o desempenho das plantas nos SACs, o biocarvão potencializaria o desempenho do meio suporte. Com superfície altamente reativa, o biocarvão é obtido a partir da pirólise de biomassa. Sua utilização como aditivo do solo tem sido largamente estudada (DOSKOCIL, 2012; NOVAK et al., 2015), mas sua aplicação em sistemas aquosos, em contrapartida, permanece tímida e majoritariamente reportada em escala de microcosmo (ROZARI et al., 2018). No tocante ao flúor, ensaios de adsorção deste elemento ou de compostos fluoretados em biocarvão são pontualmente encontrados na literatura (OH et al., 2012; SUN et al., 2011; YAO et al., 2013). A seleção da biomassa e os devidos processos de ativação considerando as propriedades do contaminante alvo, conferem ao biocarvão maiores chances de sucesso. No caso do fluoreto, é sabido que sua afinidade por óxidos de ferro, alumínio e manganês e fosfato é elevada (GAO et al., 2012; RUAN et al., 2004; SINGH et al., 2018; TYLENDA et al., 2003; ZHOU et al., 2016). Dessa forma, lodo de estação de tratamento de água (rico em alumínio devido ao uso de coagulantes), e palha de cana-de-açúcar (rico em ferro, potássio e magnésio) são excelentes escolhas para imobilização de flúor. Ambos são largamente produzidos e apresentam problemas de disposição e reuso. Portanto, o objetivo geral deste projeto é avaliar a desfluoretação da água por meio de fitorremediação em sistemas alagados construídos e investigar estratégias de otimização por meio do uso de fito-hormônios e biocarvão. O estudo se dará em escalas de micro e mesocosmo em 4 fases. Fase 1) Comparação em laboratório do potencial de remoção de flúor (doses variadas) em solução por 3 espécies de macrófitas: Eichornia crassipes, Pistia stratiotes, Lemna valdiviana. Serão investigados em delineamentos fatoriais fracionados e composto central (DDC) os efeitos da presença de diferentes valores de nitrato, cloro, fosfato, cálcio e alumínio na solução e o pH na absorção de flúor pelas espécies. Estudos de cinética serão conduzidos e os resultados ótimos seguirão para fase 2. Fase 2) Comparação de 2 fito-hormônios para a espécie de melhor desempenho nas condições fixadas na fase 1. Será avaliada a contribuição de auxina e ácido giberélico na assimilação de fluoreto na água pelas plantas em diferentes doses desses hormônios e valores de pH em DCC (2 fatores). Fase 3) Desfluoretação em sistemas alagados construídos (SAC). O fito-hormônio de melhor desempenho na fase 2 será adotado em SACs de 2m X 0,5m X 0,6 m onde serão avaliados diferentes tempos de residência hidráulica e o papel do meio suporte sob concentração fixa de fluoreto (20 mg L-1) por 90 dias. Fase 4) Uso de biocarvão produzido de biomassa de cana e lodo de ETA ativados quimicamente com ácido fosfórico para remoção de flúor em SACs de laboratório em DCC com 2 fatores (dose biocarvão e pH). Resultados serão comparados com o desempenho dos fito-hormônios. Todas as plantas serão aclimatadas em solução de Clark. As análises de flúor serão feitas por eletrodo de íon seletivo e espectrofotometria de acordo com Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Elas se darão no afluente, efluente, nos sedimentos e nos tecidos vegetais (por meio de digestão) para calcular remoção global de flúor, bem como índices de bioacumulação e translocação nas plantas. Os ensaios contarão com testemunha para contabilização de perdas de flúor por circunstâncias não controladas. Os valores para fatorial fracionado (-1, 0, 1) e DCCR (-α, -1, 0, +1, +α) nos ensaios serão determinados após extensa revisão.
  • Universidade Federal de Viçosa - MG - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022
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Álisson de Carvalho Gonçalves

Outra

Multidisciplinar
  • inovação: a transversalidade da ct&i nos desafios da produção e do consumo
  • A transversalidade da ciência, tecnologia e inovação é instrumento essencial na superação de desafios relativos à sociedade moderna. Os meios de produção e o consumo estão intimamente relacionados aos problemas contemporâneos, e equilibrar as relações entre produção, consumo, meio ambiente e qualidade de vida tornou-se uma necessidade urgente para todo o planeta. Uma vez que a transversalidade da CT&I tem por objetivo buscar e propor soluções para os problemas comuns à toda humanidade, é importante discutir tais desafios e propostas com toda a comunidade, transcendendo as fronteiras acadêmico-científicas e adicionando os demais agentes da sociedade ao debate. O presente projeto tem o objetivo de buscar e propor soluções sustentáveis na superação dos desafios contemporâneos e futuros comuns a toda a humanidade utilizando a transversalidade da CT&I. As atividades desenvolvidas são de cunho interdisciplinar e transdisciplinar, envolvendo conhecimentos em ciências biológicas, matemática, química, física, agronomia, engenharia, medicina veterinária, nutrição, educação física, saberes populares de cultura indígena e quilombola. Serão ofertadas oficinas, palestras, minicursos, entre outros, visando difundir conhecimentos científicos em prol do desenvolvimento regional e superação dos problemas comuns a toda sociedade.
  • Instituto Federal Goiano - GO - Brasil
  • 06/10/2021-31/10/2023
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Alisson Marques da Silva

Ciências Exatas e da Terra

Ciência da Computação
  • técnicas de aprendizado de máquina aplicadas na triagem virtual para reposicionamento e descoberta de fármacos
  • A descoberta de novos fármacos é um grande desafio para a indústria farmacêutica. A descoberta um novo medicamento é um processo longo, caro e, muitas vezes, aleatório. Milhares de moléculas passam por uma série progressiva e longa de testes, e apenas uma pode vir a se tornar uma fármaco viável. Desta forma, qualquer ferramenta ou metodologia que possa acelerar e/ou reduzir os custos de apenas uma dessas etapas seria de grande relevância e impactaria em todo o processo. Nesse cenário as técnicas de simulação computacional, que empregam Modelagem Molecular, têm ganhado destaque. Essas técnicas permitem um melhor planejamento e direcionamento nos experimentos, o que pode vir a reduzir o tempo e os custos envolvidos na pesquisa de novos medicamentos. Um dos maiores avanços recentes no processo de auxílio a descoberta de novos fármacos foi o desenvolvimento de técnicas de Triagem Virtual (TV). Essa técnica provê, através da aplicação de modelos teóricos, um auxílio à seleção de moléculas com as características químicas desejadas para estudar suas reações químicas e estabelecer relações entre a estrutura e as propriedades da matéria. Neste contexto, este projeto propõe o desenvolvimento de um arcabouço de aplicações de Triagem Virtual baseada em técnicas de Aprendizado de Máquina cuja execução utiliza processamento concorrente e paralelo (Graphics Processing Units - GPUs) para a otimização da carga computacional e redução de custos com o processo de exploração e análise. As aplicações propostas serão utilizadas em experimentos de Triagem Virtual utilizando os bancos de alvos OOMT (Our Own Molecular Targets Data Bank) e BraMMT (Brazilian Malaria Molecular Targets) e os resultados teóricos motivarão a realização do trabalho experimental específico para as moléculas mais promissoras. Com isso, busca-se diminuir o tempo e custo no processo de descoberta de novos fármacos. Além disso, o presente projeto objetiva promover o maior intercâmbio entre químicos, detentores de moléculas, com biólogos, farmacêuticos e bioquímicos, os executores dos ensaios biológicos pela disponibilização das aplicações desenvolvidas.
  • Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - MG - Brasil
  • 18/02/2019-28/02/2022