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Mapping of climate indices and assessment of vulnerability to thermal discomfort in the brazilian semi-arid region
Get PDFOs aspectos climáticos influenciam diretamente o conforto térmico nas edificações. Por isso, avaliar a vulnerabilidade das populações a esses estressores torna se fundamental para identificar áreas de risco, sobretudo em regiões de clima semiárido. O presente estudo busca calcular e mapear o índice de conforto térmico (ICT), os graus dia de resfriamento (GDR) e aquecimento (GDA) e o índice de calor (IC), e recomendar as estratégias construtivas mais adequadas para o semiárido brasileiro utilizando dados meteorológicos diários de 1960 a 2020 em formato raster com resolução espacial de 0,1°×0,1°. Além disso, visa propor o índice de vulnerabilidade ao desconforto térmico (IVDT) para essa região utilizando dados climáticos e socioeconômicos a partir dos indicadores de exposição, sensibilidade e capacidade adaptativa aplicados na estrutura de risco-impacto do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Os resultados obtidos indicam que o percentual anual de ICT anual varia entre 38 e 61%, com maiores condições de conforto na faixa central do semiárido e desconforto por calor de até 60% no extremo noroeste. Os valores de GDR podem atingir até 476°C anuais no noroeste, enquanto os de GDA podem superar os 700°C anuais. Os resultados de IC demonstram que para todo o território semiárido são observadas condições de calor categorizadas como “Atenção” em pelo menos 15% do ano. Apesar disso, a implementação das estratégias de condicionamento térmico recomendadas pode resultar na ampliação de 62% do conforto anual. Os valores de IVDT evidenciam que a maioria dos municípios semiáridos enfrenta algum grau de vulnerabilidade ao desconforto térmico, embora predomine a classificação de baixa vulnerabilidade. Os municípios não vulneráveis ou com baixa vulnerabilidade concentram-se na porção centro-sul, enquanto aqueles com vulnerabilidade moderada a alta estão situados sobretudo no noroeste e no extremo sul. Constatou-se ainda que em um cenário de melhoria socioeconômica a vulnerabilidade de diversos municípios tem o potencial de ser reduzida ou eliminada, enquanto uma piora socioeconômica resultaria no aumento da vulnerabilidade em um número significativo de municípios. O IVDT mostrou-se eficaz ao combinar variáveis climáticas e socioeconômicas em um único índice, tornando-se uma ferramenta estratégica capaz de orientar o desenvolvimento de políticas públicas que priorizem os municípios mais vulneráveis, reduzindo o grau de desconforto térmico da população. Por fim, um banco de dados foi criado e disponibiliza os mapas aqui apresentados de forma espacializada e por município, em escala mensal, sazonal e anual, contribuindo para o avanço no planejamento construtivo de edificações no semiárido brasileiro. Palavras-chave: semiárido; índices climáticos; conforto térmico; estratégias construtivas; índice de vulnerabilidadeClimate factors have a direct influence on the thermal comfort of buildings. Consequently, assessing the vulnerability of populations to these stressors is essential for identifying at-risk areas, especially in semi-arid climates. This study aims to calculate and map the Thermal Comfort Index (TCI), Cooling Degree Days (CDD) and Heating Degree Days (HDD), and the Heat Index (HI), and to recommend the most suitable construction strategies for the Brazilian semi arid region using daily meteorological data from 1960 to 2020 in a 0.1°×0.1° raster format. Furthermore, it proposes the Thermal Discomfort Vulnerability Index (TDVI) for this region by integrating climatic and socioeconomic data through the exposure, sensitivity, and adaptive capacity indicators of the IPCC’s risk impact framework. The results indicate that the annual TCI ranges from 38% to 61%, with the highest comfort levels in the central belt of the semi-arid and up to 60% thermal discomfort by heat in the far northwest. CDD values reach up to 476°C annually in the northwest, while HDD values exceed 700°C. HI results show “Attention” level heat conditions for at least 15% of the year across the entire semi-arid territory. Implementation of the recommended thermal conditioning strategies could increase annual comfort by 62%. TDVI values reveal that most semi-arid municipalities experience some degree of thermal discomfort vulnerability, predominantly classified as low. Non-vulnerable or low vulnerability municipalities are clustered in the central southern portion, whereas moderate to high vulnerability municipalities are located primarily in the northwest and extreme south. Under a socioeconomic improvement scenario, vulnerability could be reduced or eliminated in many municipalities, whereas socioeconomic decline would significantly increase vulnerability. The TDVI effectively combines climatic and socioeconomic variables into a single index, serving as a strategic tool to guide public policy development that prioritizes the most vulnerable municipalities and mitigates the population’s thermal discomfort. Finally, a database was developed to provide the spatialized, municipal-scaled maps presented here on a monthly, seasonal, and annual basis, thereby advancing constructive planning for buildings in the Brazilian semi-arid region. Keywords: semi-arid region; climatic indices; thermal comfort; construction strategies; vulnerability indexCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Predição de parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de clones de Eucalyptus e Corymbia usando instrumentos NIR de bancada e portáteis
Get PDFBrazil ranks seventh among the world’s largest producers of wood from planted forests. One of the main destinations of this raw material is the charcoal industry, with emphasis on the use of species from the genera Eucalyptus and Corymbia, due to characteristics such as rapid growth and high adaptability, which result in higher industrial yields. The growing demand of the industrial sector for high-quality wood and charcoal has driven the development and application of analytical techniques for their characterization. In this context, near-infrared (NIR) spectroscopy emerges as a promising tool, as it is a rapid, accurate, non-destructive, and cost-effective analytical technique when compared to conventional laboratory analyses. The appeal of this approach has been further strengthened by the emergence of portable NIR instruments, whose operational simplicity and portability allow analyses to be carried out directly in the field or in industrial environments, in addition to presenting lower acquisition costs compared to benchtop NIR instrument. This study aimed to predict quality parameters of wood and charcoal from Eucalyptus and Corymbia clones using benchtop and portable NIR instruments. To this end, the research was structured into four chapters. Chapter 1 presented a bibliometric analysis and a literature review on the use of benchtop and portable NIR instruments in the wood industry. Chapter 2 addressed the prediction of wood quality parameters of Eucalyptus and Corymbia clones using both types of NIR instruments. The portable NIR instrument showed a reduction in model performance parameters compared to the benchtop NIR; nevertheless, the results obtained were considered promising. Chapter 3 discussed the prediction of the energetic properties of charcoal from the same clones, also based on data obtained from both types of instruments. For Eucalyptus charcoal, the NIR instruments presented models with similar performance. However, for Corymbia charcoal, the portable NIR showed inferior model performance compared to the benchtop NIR. Chapter 4 explored the prediction of the apparent density of wood and charcoal based on spectral signatures obtained with benchtop (MPA) and portable (MicroNIR and Trinamix) NIR devices, as well as density values determined by X-ray densitometry. The models developed with the benchtop NIR instrument showed superior parameters compared to those obtained with portable NIR instruments for both wood and charcoal. Among the portable instruments, the parameters were similar for charcoal; however, in wood analysis, the MicroNIR exhibited superior performance compared to the Trinamix. The results of this thesis demonstrated that NIR spectroscopy, whether using benchtop or portable instruments, is an effective tool for characterizing qualitative parameters of wood and charcoal from Eucalyptus and Corymbia clones. Thus, the implementation of this non-destructive technology can contribute to process simplification and to the reduction of operational costs in the forestry sector. Keywords: bioenergy; forest biomass; multivariate statistics; non-destructive techniques; x-ray densitometryO Brasil ocupa a sétima posição entre os maiores produtores mundiais de madeira proveniente de florestas plantadas. Um dos principais destinos dessa matéria-prima é a indústria de carvão vegetal, com ênfase no uso de espécies dos gêneros Eucalyptus e Corymbia, devido a características como rápido crescimento e alta adaptabilidade, que resultam em maior rendimento industrial. A crescente demanda do setor industrial por madeira e carvão vegetal de alta qualidade tem impulsionado o desenvolvimento e a aplicação de técnicas analíticas para sua caracterização. Nesse contexto, a espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) surge como uma ferramenta promissora, por se tratar de uma técnica analítica rápida, precisa, não destrutiva e economicamente viável quando comparada às análises laboratoriais convencionais. O apelo dessa abordagem tem sido ainda mais reforçado pelo surgimento de instrumentos NIR portáteis, cuja simplicidade operacional e portabilidade permitem que as análises sejam realizadas diretamente em campo ou no ambiente industrial, além de apresentarem menor custo de aquisição em comparação com equipamentos NIR de bancada. Este estudo teve como objetivo prever parâmetros de qualidade da madeira e do carvão vegetal de clones de Eucalyptus e Corymbia utilizando instrumentos NIR de bancada e portáteis. Para isso, a pesquisa foi estruturada em quatro capítulos. O Capítulo 1 apresentou uma análise bibliométrica e uma revisão da literatura sobre o uso de instrumentos NIR de bancada e portáteis na indústria madeireira. O Capítulo 2 abordou a predição de parâmetros de qualidade da madeira de clones de Eucalyptus e Corymbia utilizando ambos os tipos de instrumentos NIR. O instrumento NIR portátil apresentou uma redução no desempenho dos parâmetros matemáticos dos modelos em comparação ao NIR de bancada. Ainda assim, os resultados obtidos foram considerados promissores. O Capítulo 3 discutiu a predição das propriedades energéticas do carvão vegetal dos mesmos clones, também com base nos dados obtidos pelos dois tipos de instrumentos. Para o carvão vegetal de Eucalyptus, os instrumentos NIR apresentaram modelos com desempenho semelhante. No entanto, para o carvão vegetal de Corymbia, o NIR portátil apresentou modelos com desempenho inferior aos obtidos com o NIR de bancada. O Capítulo 4 explorou a predição da densidade aparente da madeira e do carvão vegetal a partir de assinaturas espectrais obtidas com dispositivos NIR de bancada (MPA) e portáteis (MicroNIR e Trinamix) e de valores de densidade determinados via densitometria de raios X. Os modelos desenvolvidos com o instrumento NIR de bancada apresentaram parâmetros superiores aos obtidos com os instrumentos NIR portáteis, tanto para a madeira quanto para o carvão vegetal. Entre os instrumentos portáteis, os parâmetros foram similares para o carvão vegetal; contudo, na análise da madeira, o MicroNIR apresentou desempenho superior ao Trinamix. Os resultados da tese demonstraram que a espectroscopia NIR, seja com instrumentos de bancada ou portáteis, é uma ferramenta eficaz para caracterizar parâmetros qualitativos da madeira e do carvão vegetal de clones de Eucalyptus e Corymbia. Assim, a implementação dessa tecnologia não destrutiva pode contribuir para a simplificação de processos e para a redução de custos operacionais no setor florestal. Palavras-chave: bioenergia; biomassa florestal; estatísticas multivariadas; técnicas não-destrutivas; densitometria de raios XCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Spatial modeling of deforestation in southern Amazonas: an approach using survival analysis
No full textO desmatamento é um problema de grande interesse ambiental, e, uma vez conhecidos os seus principais índices e tendências, é possível determinar e redefinir as medidas de preservação direcionadas à degradação florestal. Por esse motivo, entender como algumas covariáveis se relacionam com o desmatamento é de grande interesse prático. Os modelos estatísticos que utilizam a abordagem bayesiana acompanham o avanço teórico e tecnológico, uma vez que dependem fortemente de recursos computacionais para lidar com diferentes distribuições a posteriori. Inserir também os efeitos aleatórios com base na dependência espacial dos dados é especialmente relevante, à medida que os dados são espacialmente correlacionados. No capítulo 1, é apresentada uma revisão teórica das principais técnicas de análise de sobrevivência: Métodos não paramétricos, paramétricos e Modelos de fragilidade, além dos modelos autorregressivos ICAR. No capítulo 2, são apresentados os passos para levantamento, coleta e análise de dados de desmatamento no sul do Amazonas utilizando a análise bayesiana e os modelos de fragilidade. Os modelos de fragilidade compartilhada são uma importante classe de modelos que permitem a inserção de termos de efeito aleatório associados a grupos de interesse. Os dados de desmatamento foram coletados anualmente a partir do ano de 1987 a 2023, por meio do site do MapBiomas e agregados em conjunto às covariáveis distância do pixel a rodovias, distância à hidrovias, distância a pontos de mineração, pastagem, população, potencialidade agrícola, terras indígenas e unidades de conservação, disponíveis no site do IBGE e MapBiomas. A partir da aplicação das técnicas de análise de sobrevivência, aliadas a uma avaliação espacial do desmatamento, foi possível detalhar o efeito de cada covariável inserida no modelo. Com isso, os modelos de análise de sobrevivência com fragilidade representam uma técnica robusta na análise do desmatamento. Palavras-chave: Modelos de fragilidade compartilhada ; Modelagem Bayesiana; Modelo ICAR; Análise de vizinhança; Floresta AmazônicaDeforestation is an issue of great environmental interest, and once its main indices and trends are known, it becomes possible to determine and redefine preservation measures aimed at mitigating forest degradation. For this reason, understanding how certain variables relate to deforestation is of significant practical interest. Statistical models that use the Bayesian approach follow theoretical and technological advances, as they rely heavily on computational resources to handle different posterior distributions. Incorporating random effects based on the spatial dependency of the data is particularly relevant since the data are spatially correlated. In Chapter 1, a theoretical review of the main survival analysis techniques is presented: non- parametric, parametric, and frailty models, as well as ICAR autoregressive models. In Chapter 2, the steps for the collection, gathering, and analysis of deforestation data in southern Amazonas using Bayesian analysis and frailty models are outlined. Shared frailty models are an important class of models that allow for the inclusion of random effect terms associated with groups of interest. Deforestation data were collected annually from 1987 to 2023 through the MapBiomas website and were combined with covariates such as the distance of pixels to roads, waterways, and mining sites, as well as pasture, population, agricultural potential, indigenous lands, and conservation units, available from the IBGE and MapBiomas websites. By applying survival analysis techniques along with a spatial evaluation of deforestation, it was possible to detail the effect of each covariate included in the model. Thus, survival analysis models with frailty represent a robust technique for analyzing deforestation. Keywords: Shared frailty models; Bayesian modeling; ICAR model; Neighborhood analysis; Amazon RainforestCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Navegação de veículos terrestres não tripulados com base em Q- learning em ambientes semelhantes a armazéns
No full textThis dissertation investigates robot navigation in logistics environments, focusing on libraries and warehouses, using the Q-learning method. To this end, three studies are presented, each applying reinforcement learning to optimize task performance and navigation efficiency. The first study employs Q-learning to enhance book organization in the library of the Federal University of Viçosa, reducing planning time and movements by 20% compared to a greedy method while achieving a 100% success rate in task completion. Meanwhile, the second study proposes an offline Q- learning approach for unmanned ground vehicles in warehouses, outperforming traditional algorithms such as Dijkstra, A-star, and Breadth-First Search, with planning speeds up to seven times faster and a reduction in turns of up to 41%. Finally, the third study extends Q-learning to multi-agent navigation in libraries, integrating transfer learning and curriculum learning. As a result, simulations indicated a 94% success rate with nine agents, along with a 73.36% reduction in task steps compared to scenarios with only one agent. Thus, this dissertation highlights the significant potential of reinforcement learning, particularly Q-learning, to enhance robotic navigation efficiency, reduce operational complexity, and optimize logistics processes in dynamic and complex environments. Keywords: path Planning; reinforcement Learning; unmanned Ground VehiclesEsta dissertação investiga a navegação de robôs em ambientes logísticos, com foco em bibliotecas e armazéns, utilizando o método de Q-learning. Para isso, são apresentados três estudos que aplicam aprendizado por reforço visando otimizar o desempenho das tarefas e a eficiência na navegação. O primeiro utiliza Q-learning para aprimorar a organização de livros na biblioteca da Universidade Federal de Viçosa, reduzindo o tempo de planejamento e os movimentos em 20% em comparação a um método guloso, além de alcançar uma taxa de sucesso de 100% na conclusão das tarefas. Já o segundo estudo propõe uma abordagem offline de Q- learning para veículos terrestres não tripulados em armazéns, superando algoritmos tradicionais como Dijkstra, A-star e Busca em Largura, com velocidades de planejamento até sete vezes superiores e uma redução nas curvas de até 41%. Por fim, o terceiro estudo expande o Q-learning para a navegação multiagente em bibliotecas, integrando aprendizado por transferência e aprendizado curricular. Como resultado, as simulações indicaram uma taxa de sucesso de 94% com nove agentes, além de uma redução de 73,36% nas etapas das tarefas em relação a cenários com apenas um agente. Dessa forma, esta dissertação evidencia o potencial significativo do aprendizado por reforço, especialmente do Q-learning, para aumentar a eficiência da navegação robótica, reduzir a complexidade operacional e otimizar processos logísticos em ambientes dinâmicos e complexos. Palavras-chave: planejamento de caminho; aprendizado por reforço; robótica terrestreCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Ascensão e retrocesso das políticas públicas LGBTQIA+ no Brasil sob a ótica das organizações da sociedade civil
Get PDFO início dos anos 2000 foi marcado pela ascensão das primeiras políticas públicas específicas voltadas à população LGBTQIA+ no Brasil, demandadas e executadas por Organizações da Sociedade Civil (OSC). O artigo teve como objetivo compreender como essas políticas têm se configurado desde o Programa Brasil Sem Homofobia, de 2004, até 2021, mediante discurso de OSCs. Foram realizadas entrevistas semiestruturadas com doze representantes de OSCs LGBTQIA+, posteriormente analisadas com a análise do discurso. Os resultados indicam que essas políticas eram percebidas como promissoras uma vez que previam ações em diversas áreas. Contudo, a partir de 2010, o recrudescimento do conservadorismo impactou na efetividade de tais políticas, fazendo-as passarem por um processo de sucateamento, suscitando um cenário de explícito fechamento paraas demandas LGBTQIA+ no governo que se inicia em 2019.The beginning of the 2000s is marked by the creation of the first specific public policies for the LGBTQIA+ population in Brazil, demanded and implemented by Civil Society Organizations (CSOs). This article aimed to understand how public policies for this population have been configured since the Brazil Without Homophobia Program, from 2004, until 2021, through the discourse of Brazilian LGBTQIA+ CSOs. Semi-structured interviews were conducted with twelve representatives of LGBTQIA+ CSOs, which were later analyzed using discourse analysis. The results indicate that these policies were perceived as promising since they provided for actions in several areas. However, from 2010 onwards, the resurgence of conservatism impacted the effectiveness of such policies, making them undergo a scrapping process, giving rise to a scenario of explicit closure of LGBTQIA+ demands in the government that began in 2019.El inicio de la década de 2000 estuvo marcado por el surgimiento de las primeras políticas públicas específicas dirigidas a la población LGBTQIA+ en Brasil, exigidas e implementadas por Organizaciones de la Sociedad Civil (OSC). El artículo tuvo como objetivo comprender cómo estas políticas se han configurado desde el Programa Brasil Sem Homofobia, desde 2004, hasta 2021, a través del discurso delas OSC. Se realizaron entrevistas semiestructuradas a doce representantes de OSC LGBTQIA+, que luego fueron analizadas mediante análisis de discurso. Los resultados indican que estas políticas fueron percibidas como promisorias ya que previeron acciones en varias áreas. Sin embargo, a partir de 2010, el resurgimiento del conservadurismo impactó en la efectividad de dichas políticas, haciéndolas pasar por un proceso de desguace, dando lugar a un escenario de cierre explícito de las demandas LGBTQIA+ en el gobierno que comienza en 2019
Sistemas silvipastoris com árvores nativas: O potencial econômico, produtivo e social no cerrado mineiro
Get PDFThe Cerrado is the most biodiverse savanna in the world, with a high rate of endemism and the provision of essential ecosystem services. Currently, the Cerrado presents a wide range of land uses and is constantly affected by land-use conversion due to its high agricultural productive potential. Among these uses, silvopastoral systems (SPS) with native trees stand out as an alternative model that integrates local biodiversity with economic practices of natural resource use. This research aims to clarify the current status of these systems and assess their economic, productive, and social potential in the Cerrado of northern Minas Gerais. In Chapter 1, we assessed the economic performance and sensitivity of the three main land uses in the region: agriculture, silvopastoral systems with native trees, and Eucalyptus plantations, with different sample sizes. For each system, we calculated gross margin and profitability indicators, considering income and both fixed and variable costs. Sensitivity analysis was conducted using a Monte Carlo simulation and a Random Forest model. The results revealed statistically significant differences in cost structure, income composition, and profitability across systems. Eucalyptus plantations showed the highest average profitability and the lowest economic risk, although they are highly dependent on external inputs (hired labor, market access, and infrastructure). SPS presented intermediate performance, with lower variable costs and potential ecological co-benefits, although their productive and commercial remains underutilized. Agriculture, primarily family-based and subsistence-oriented, showed the lowest profitability due to high fixed costs and limited market integration. Family labor was the main fixed cost component in both agriculture and SPS, strongly influencing the economic results. Despite the differences, low-risk farms were identified across all land uses, suggesting that profitability is achievable under supportive conditions. These findings underscore the importance of specific public policies that promote financial planning, technical assistance, and diversification of income sources in each land use. In Chapter 2, we investigated which productive, environmental, socioeconomic, technical, and farm-related factors influence the adoption and intensification of SPS with native trees. Based on interviews conducted with over 100 farmers, we used the Seemingly Unrelated Regressions (SUR) model, estimated through the Full Information Maximum Likelihood (FIML) method. Three equations were developed to assess the adoption of SPS, the intensification of its use through the generation of products, and the commercialization of these products. We found that 12 variables, distributed across the five groups of factors, influence the adoption and intensification of SPS differently. Water availability for production and the presence of family labor are key factors for intensification, although they do not directly affect adoption. In contrast, the age of farmers and their environmental awareness impact adoption but not intensification, often associated with older and more environmentally conscious farmers. Variables such as the total number of land uses and currently productive land uses positively affect all equations, while the distance between the farmer’s residence and the productive area has a negative effect. Based on these findings, we propose public policies targeting two groups, adopters and non-adopters, so that efforts to promote SPS with native trees focus not only on increasing adoption but also on intensifying its use. In Chapter 3, we investigated the NTFP market through interviews with traders located in the study region and major urban centers of the Cerrado in Minas Gerais. Using K-means clustering, we identified three market segments: small-scaled, medium-scaled, and large-scaled. The small-scaled market is characterized by low product diversity, predominantly unprocessed goods, and is found in municipalities with smaller populations, resulting in a more limited market. The medium-scaled market has the highest proportion of processed products and is present in the main municipalities of the study region but still has limited product diversity and volume. The large-scaled market includes traders located in large urban centers and the most populous municipality of the region, with higher commercialization levels, diverse suppliers, and a broad variety of products and species. Despite these differences, certain products such as pequi (Caryocar brasiliense) are found across all market segments, highlighting their commercial relevance. At the same time, each segment includes exclusive products, indicating a specialization in supply. The NTFP market context reveals a high economic and productive potential, particularly relevant for farmers who adopt SPS with native trees, given the variety of market scales and products identified. Keywords: land use; rural sustainability; non-timber forest products; economic analysis; farmers’ decision-making ; family farming; value chains; agroforestry systems; climate adaptation; productive diversificationO Cerrado é a savana com maior biodiversidade no mundo, com alta taxa de endemismo e a provisão de serviços ecossistêmicos essenciais. Atualmente, o Cerrado apresenta uma ampla gama de usos da terra e é constantemente afetado pela conversão do uso da terra devido ao seu alto potencial produtivo agrícola. Entre esses usos, os sistemas silvipastoris (SSP) com árvores nativas se destacam como um modelo alternativo que integra a biodiversidade local com as práticas econômicas de uso de recursos naturais. Esta pesquisa visa esclarecer o status atual desses sistemas e avaliar seu potencial econômico, produtivo e social no Cerrado do norte de Minas Gerais. No Capítulo 1, avaliamos o desempenho econômico e a sensibilidade dos três principais usos da terra na região: agricultura, sistemas silvipastoris com árvores nativas e plantações de Eucalipto, com diferentes tamanhos de amostra. Para cada amostra, calculamos a margem bruta e os indicadores de lucratividade, considerando a receita e os custos fixos e variáveis. A análise de sensibilidade foi conduzida usando uma simulação de Monte Carlo e um modelo de Random Forest. Os resultados revelaram diferenças estatisticamente significativas na estrutura de custos, composição da receita e lucratividade entre os sistemas. As plantações de Eucalipto mostraram a maior lucratividade média e o menor risco econômico, embora sejam altamente dependentes de insumos externos (mão de obra contratada, acesso ao mercado e infraestrutura). Os SSPs apresentaram desempenho intermediário, com menores custos variáveis e potenciais co-benefícios ecológicos, embora sua produtividade e comercialização permaneçam subutilizadas. A agricultura, principalmente familiar e de subsistência, mostrou a menor lucratividade devido aos altos custos fixos e à limitada integração ao mercado. A mão de obra familiar foi o principal componente de custo fixo tanto na agricultura quanto nos SSPs, influenciando fortemente os resultados econômicos. Apesar das diferenças, foram identificadas fazendas de baixo risco em todos os usos da terra, sugerindo que a lucratividade é alcançável sob condições favoráveis. Esses achados ressaltam a importância de políticas públicas específicas que promovam o planejamento financeiro, assistência técnica e diversificação das fontes de renda em cada uso da terra. No Capítulo 2, investigamos quais fatores produtivos, ambientais, socioeconômicos, técnicos e relacionados à fazenda influenciam a adoção e intensificação de SSPs com árvores nativas. Com base em entrevistas conduzidas com mais de 100 produtores rurais, usamos o modelo de Regressões Aparentemente Não Relacionadas (SUR), estimado através do método de Máxima Verossimilhança de Informação Completa (FIML). Três equações foram desenvolvidas para avaliar a adoção de SSPs, a intensificação de seu uso através da geração de produtos e a comercialização desses produtos. Descobrimos que 12 variáveis, distribuídas entre os cinco grupos de fatores, influenciam a adoção e a intensificação dos SSPs de forma diferente. A disponibilidade de água para produção e a presença de mão de obra familiar são fatores-chave para a intensificação, embora não afetem diretamente a adoção. Em contraste, a idade dos produtores e sua consciência ambiental impactam a adoção, mas não a intensificação, sendo frequentemente associados a produtores mais velhos e com maior consciência ambiental. Variáveis como o número total de usos da terra e os usos da terra atualmente produtivos afetam positivamente todas as equações, enquanto a distância entre a residência do produtor e a área produtiva tem um efeito negativo. Com base nesses achados, propomos políticas públicas que visem a dois grupos, adotantes e não adotantes, para que os esforços para promover os SSPs com árvores nativas se concentrem não apenas em aumentar a adoção, mas também em intensificar seu uso. No Capítulo 3, investigamos o mercado de PFNM através de entrevistas com comerciantes localizados na região de estudo e nos principais centros urbanos do Cerrado em Minas Gerais. Usando a clusterização K-means, identificamos três segmentos de mercado: pequena escala, média escala e grande escala. O mercado de pequena escala é caracterizado pela baixa diversidade de produtos, predominância de produtos não processados e é encontrado em municípios com populações menores, resultando em um mercado mais limitado. O mercado de média escala tem a maior proporção de produtos processados e está presente nos principais municípios da região de estudo, mas ainda possui diversidade e volume de produtos limitados. O mercado de grande escala inclui comerciantes localizados em grandes centros urbanos e no município mais populoso da região, com maiores níveis de comercialização, fornecedores diversificados e uma ampla variedade de produtos e espécies. Apesar dessas diferenças, certos produtos como o pequi (Caryocar brasiliense) são encontrados em todos os segmentos de mercado, destacando sua relevância comercial. Ao mesmo tempo, cada segmento inclui produtos exclusivos, indicando uma especialização no fornecimento. O contexto do mercado de PFNM revela um alto potencial econômico e produtivo, particularmente relevante para os agricultores que adotam SPS com árvores nativas, dada a variedade de escalas de mercado e produtos identificados. Palavras-chave: uso da terra; sustentabilidade rural; produtos florestais não madeireiros; análise econômica; tomada de decisão agrícola; agricultura familiar; cadeias de valor; sistemas agroflorestais; adaptação climática; diversificação produtiva.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Development of nanomaterials applicable to the control of resistant bacteria of clinical and agricultural interest
No full textCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Double multicomponent Povarov reaction to obtain julolidine derivatives: synthesis and chemical modification
No full textA reação multicomponente de Povarov (RMCP) vem despertando grande interesse dos químicos orgânicos sintéticos por ser um método eficiente para acessar diferentes classes de N-heterociclos como tetraidroquinolinas, quinolinas e julolidinas. Estes compostos são importantes para vários campos de pesquisa, como na área farmacológica com propriedades antibacterianas, anticancerígenas e anti- inflamatórias e na área tecnológica com aplicações como sondas fluorescentes para detecção de analitos e sensibilizantes para células solares. A reação envolve uma base de Schiff reagindo com um alqueno ou alquino rico em densidade eletrônica, catalisada por um ácido de Lewis ou Brønsted. Dentre os catalisadores avaliados para a RMCP, os calix[n]arenos vêm recebendo grande destaque. Este trabalho focou na síntese de derivados da julolidina através da dupla reação multicomponente de Povarov (DRMCP) e na modificação química de um destes derivados. Primeiramente, foram sintetizadas trinta piranojulolidinas através da DRMCP, sob condições de reação otimizadas (anilina (1 mmol), formaldeído (3 mmol), 3,4-diidro- 2H-pirano (3 mmol), ácido p-sulfônico calix[4]areno (CX4SO3H) (1 mol%), acetonitrila (2 mL), 20 minutos de reação em reator de micro-ondas a 50W de potência e 150 °C de temperatura), com rendimentos variando de 42-92%, sendo vinte e oito destas moléculas inéditas na literatura. Os produtos obtidos foram caracterizados por CLAE com coluna quiral, Espectrometria de Massas e RMN de 1H e 13C, e doze piranojulolidinas tiveram sua estrutura confirmada por difração de raios X de monocristal. Em seguida, foi desenvolvida uma nova metodologia para a síntese de vinte ciclopentenojulolidinas através da DRMCP, sob condições de reação otimizadas (anilina (1 mmol), formaldeído (3,5 mmol), ciclopentadieno (3,5 mmol), CX4SO3H (2 mol%), acetato de etila (2 mL), 20 minutos de reação a temperatura ambiente) com rendimentos variando de 75-94%, sendo dezoito destas moléculas inéditas na literatura. Os produtos obtidos foram caracterizados por CLAE com coluna quiral, Espectrometria de Massas e RMN de 1H e 13C. Por fim, foi sintetizado o iodeto de trifenilfosfônio derivado da ciclopentenojulolidina, através de reação de acoplamento com paládio e trifenilfosfina. O produto obtido foi caracterizado por Espectrometria de Massas de Alta Resolução e RMN de 1H, 13C e 31P, e a estrutura foi confirmada por difração de raios X de monocristal. O iodeto foi convertido para cloreto por meio de cromatografia de troca iônica. O produto obtido foi caracterizado por Espectrometria de Massas de Alta Resolução e RMN de 1H, 13C e 31P. Foram realizados experimentos de cinética em um espectrômetro de RMN para avaliar a reatividade do ânion cloreto em reações SN2 com 1-iodooctano e o valor da constante de pseudo-primeira ordem (k) foi determinado como k = 0,000292 s-1. O valor obtido foi comparado com a literatura e se aproximou ao do cloreto de fosfazênio, utilizado como padrão de cátion fracamente coordenante, cujo valor relatado foi de 0,000308 s-1. Este resultado demonstra o potencial do composto sintetizado para futuras modificações estruturais e estudos de novas aplicações. Até o presente momento, não existem relatos na literatura deste tipo de modificação e estudo com derivados das julolidinas. Palavras-chave: compostos N-heterocíclicos; micro-ondas; organocatálise; calix[n]arenos; sais de trifenilfosfônioThe multicomponent Povarov reaction (MCPR) has been attracting great interest from synthetic organic chemists, as it is an efficient method for accessing different classes of N-heterocycles such as tetrahydroquinolines, quinolines, and julolidines. These compounds are important in various research fields, including pharmacology, where they exhibit antibacterial, anticancer, and anti-inflammatory properties, and technology, with applications as fluorescent probes for analyte detection and as sensitizers for solar cells. The reaction involves a Schiff’s base reacting with an electron-rich alkene or alkyne, catalyzed by a Lewis or Brønsted acid. Among the catalysts evaluated for the MCPR, calix[n]arenes has emerged as highly promising. This work focused on the synthesis of julolidine derivatives through the double multicomponent Povarov reaction (DMCPR) and the chemical modification of one of these derivatives. Initially, thirty pyranojulolidines were synthesized via the DMCPR under optimized conditions (aniline (1 mmol), formaldehyde (3 mmol), 3,4-dihydro- 2H-pyran (3 mmol), p-sulfonic acid calixarene (CX4SO3H) (1 mol%), acetonitrile (2 mL), 20 minutes in a microwave reactor at 50 W power and 150 °C), with yields ranging from 42% to 92%. Twenty-eight of these molecules are unpublished. The products obtained were characterized by chiral HPLC, mass spectrometry, and 1H and 13C NMR, and the structures of twelve pyranojulolidines were confirmed by single-crystal X-ray diffraction. Then, a new methodology was developed for the synthesis of twenty cyclopentenejulolidines through the DMCPR under optimized conditions (aniline (1 mmol), formaldehyde (3.5 mmol), cyclopentadiene (3.5 mmol), CX4SO3H (2 mol%), ethyl acetate (2 mL), 20 minutes at room temperature), with yields ranging from 75% to 94%. Eighteen of these molecules are unpublished. The products obtained were characterized by chiral HPLC, mass spectrometry, and 1H and 13C NMR. Finally, the triphenylphosphonium iodide derivative of cyclopentenejulolidine was synthesized through a palladium-catalyzed coupling reaction with triphenylphosphine. The product obtained was characterized by high- resolution mass spectrometry and 1H, 13C, and 31P NMR, and its structure was confirmed by single-crystal X-ray diffraction. The iodide was converted to chloride by ion-exchange chromatography, and the resulting product was characterized by high- 1H, 13C, resolution mass spectrometry and and 31P NMR. Kinetic experiments were carried out using NMR spectroscopy to evaluate the reactivity of the chloride anion in SN2 reactions with 1-iodooctane, and the pseudo-first order rate constant (k) was determined as k = 0.000292 s-1. The value obtained was compared with the literature and was close to that of phosphazenium chloride, which is used as a standard for weakly coordinating cations, with a reported value of 0.000308 s-1. This result shows the potential of the synthesized compound for future structural modifications and studies of new applications. To date, there are no reports in the literature of this type of modification and study with julolidine derivatives. Keywords: N-heterocyclic compounds; microwave; organocatalysis; calix[n]arenes; triphenylphosphonium saltsFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Motivação para aprender nas aulas de química: uma análise baseada na teoria da autodeterminação e no processo de mediação do conhecimento científico em sala de aula
No full textEste trabalho buscou identificar alguns dos padrões motivacionais relacionados ao processo de ensino e aprendizagem da Química na Educação Básica. Para tanto, assumimos que um dos principais objetivos da escolarização se volta ao desenvolvimento da autonomia dos alunos, pautando-se na formação integral, crítica e cidadã de todos/as. Para que isso se efetive, acreditamos ser essencial que os professores de Química compreendam a importância da motivação na construção de novos saberes, muitos deles pautados em práticas sociais articuladas às questões contextuais de diferentes ordens. Dessa forma, ao compreender alguns dos padrões motivacionais, seria possível ao professor articular uma mediação do conhecimento nas aulas de Química que o permitisse propor atividades formativas desafiadoras e voltadas ao desenvolvimento do pensamento crítico e do protagonismo dos alunos. Considerando a relevância educacional dessa discussão, aplicamos um questionário eletrônico para 100 alunos da 3ª Série do Ensino Médio de uma Escola Pública de Viçosa, Minas Gerais. Para isso, utilizamos a escala Likert. Na análise dos dados, construímos gráficos baseados nas respostas dadas aos questionários. Com base nos resultados, verificamos que a desmotivação de uma parcela dos alunos, apesar de ter sido baixa nesta pesquisa, é algoa ser considerado no contexto educacional por demandar intervenções pontuais do professor, de modo a favorecer a motivação para aprender, com um efetivo envolvimento nas aulas de Química. Assim, a pesquisa nos levou a expor algumas estratégias que podem estimular a motivação intrínseca dos alunos, de modo a favorecer o processo de ensino e aprendizagem da Química.This study sought to identify some of the motivational patterns related to the learning process of Chemistryin High School. To this end, we assumed that one of the main objectives of schooling is to develop students' autonomy, based on the integral, critical and citizenship education of all. For this to be effective, we consider it essential that Chemistry teachers understand the importance of motivation in the construction of scientific knowledge, much of it based on social practices linked to contextual issues of different orders. Thus, by understanding some of the motivational patterns, it would be possible for teachers to articulate a mediation of knowledge in Chemistry classes that would allow them to propose challenging educational activities aimed at the development of critical thinking and student protagonism. Considering the educational relevance of this discussion, we applied an electronic questionnaire to one hundred students in the 3rd year of High School (17-20 years old) at a public school in Viçosa, Minas Gerais, Brazil. To this end, we gathered data using a Likert scale. In the data analysis, we constructed graphs based on the responses given to the questionnaires. Based on the results, we found that the lack of motivation of a portion of the students, although it was low in this research, is something to be considered in the educational context because it requires specific interventions from the teacher, in order to favor the motivation to learn, with involvement in Chemistry classes. Thus, the research led us to expose some strategies that can stimulate the intrinsic motivation of students, to favor the process of teaching and learning Chemistry
Proposal of a proceddure for geomechanical parameterization of saprolites of phyllite sprolites via triaxial tests
No full textOs saprólitos consistem em rochas altamente alteradas a totalmente decompostas (grau intempérico W4 a W5, segundo a ISRM), com resistência à compressão uniaxial (UCS) normalmente entre 0.25 MPa a 5 MPa (=R1+), que preservam a trama (fabric) de sua rocha de origem e possuem comportamento mecânico transicional, entre solos e rochas. Em ambientes tropicais, como o Brasil, os saprólitos apresentam significativa espessura, sendo entendimento do comportamento mecânico e a determinação dos seus parâmetros geotécnicos de grande relevância em projetos de cavas à céu aberto e de infraestrutura em geral. No cenário atual, os saprólitos são avaliados sob a óptica da mecânica dos solos e das rochas, a depender de sua resistência. Especificamente, sua análise no âmbito da mecânica dos solos é empregada para materiais de menor resistência ( 1,20) registraram um comportamento mecânico mais próximo aos solos, apresentando: I) mecanismos de ruptura variáveis entre flambagem, cisalhamento paralelo e oblíquo à foliação metamórfica; II) geração de poropressão positiva; III) comportamento deformacional variável, abrangendo elasto-plástico, elasto-frágil, strain hardening e strain softening; IV) especificamente, os ensaios S1 (grupo 2) sob condições não-drenadas registraram um maior controle estrutural das rupturas dos CPs, sugerindo o efeito da poropressão ao longo dos planos de foliação. A caracterização petrográfica realizada indicou que os grupos 1 e 2 registram um grau intempérico W5, enquanto os grupos 3 e 4 registram um grau intempérico W4. A transição entre as faixas de intemperismo W4 para W5 ocorre associada a conversão de minerais primários (e.g. muscovita) em minerais secundários (e.g. sericita e caulim), alterando a trama da rocha, seus índices físicos e seus parâmetros de resistência e deformabilidade. Por sim, são apresentadas correlações com trabalhos pretéritos, bem como uma análise dos saprólitos de filito no contexto da transição mecânica rocha-solo. Entende-se que a aplicação do procedimento proposto abre uma janela de oportunidade para o aprofundamento científico quanto ao entendimento geotécnico dos saprólitos. Palavras-chave: saprólito, filito, procedimento, ensaios triaxiais.Saprolites are rocks that have undergone intense weathering to complete decomposition (weathering grades W4 to W5), with uniaxial compressive strength (UCS) typically ranging between 0.25 MPa and 5 MPa (=R1+). These materials preserve the fabric of the parent rock and exhibit transitional mechanical behaviour between soils and rocks. In tropical environments such as Brazil, saprolites often form thick weathered profiles, making the understanding of their mechanical behaviour and the determination of their geotechnical parameters crucial for open pit mine designs and infrastructure projects in general. Currently, saprolites are assessed using both soil mechanics and rock mechanics approaches, depending on their strength. Specifically, the soil mechanics approach is commonly applied to lower-strength materials (<R1-), involving a process that spans from the collection of undisturbed block samples to the interpretation of laboratory tests. A key challenge in advancing the geotechnical understanding of saprolites lies in the absence of a standardised procedure that comprehensively addresses all stages required for the determination of strength and deformability parameters, as well as for understanding their mechanical behaviour. In this context, this study proposes and applies a methodology for determining the geotechnical parameters of saprolites of phyllite. The samples were collected from Mine A, located on the western limb of the Moeda Syncline macrostructure, within the Quadrilátero Ferrífero Mineral Province in south- central Minas Gerais, Brazil. The block samples were subjected to the following procedure: (i) field description with preliminary strength assessment and subsequent petrographic characterisation; (ii) sample preparation with two sets of specimens — one with an acute angle of approximately 45° between the direction of confinement (s3) and the metamorphic foliation plane (S1), and another with an angle greater than 70° (S2); (iii) determination of index properties (e.g., void ratio); (iv) execution of CIU and CID triaxial tests on both S1 and S2 sample sets; (v) assessment of failure mechanisms, strength and deformability parameters, as well as deformational behaviour and dilatancy; and (vi) integrated analysis of all collected data. The integrated analysis grouped the triaxial tests into four categories (groups 1, 2, 3, and 4), based on common features such as deformational behaviour, dilatancy, and strength and deformability parameters. Groups 3 and 4, characterised by void ratios lower than 1, displayed mechanical behaviour more akin to rock, with: (i) shear failure predominating — controlled by foliation in S1 tests and occurring obliquely in S2 tests; (ii) predominantly negative pore pressure generation and an essentially elastic-brittle deformational behaviour; and (iii) higher cohesion values in S2 (group 4), where the lowest shear strength was associated with failure along the foliation plane. Conversely, groups 1 and 2, with void ratios greater than 1.20, exhibited mechanical behaviour more similar to soils, featuring: (i) varied failure mechanisms including buckling, shear parallel to foliation, and oblique shear; (ii) generation of positive pore pressures; (iii) diverse deformational responses, encompassing elastic-plastic, elastic-brittle, strain hardening, and strain softening behaviours; and (iv) particularly in the undrained S1 tests (group 2), a stronger structural control on specimen failure, suggesting a significant influence of pore pressure along foliation planes. Petrographic analysis indicated that groups 1 and 2 correspond to weathering grade W5, while groups 3 and 4 correspond to grade W4. The transition from W4 to W5 is associated with the alteration of primary minerals (e.g., muscovite) into secondary minerals (e.g., sericite and kaolinite), resulting in changes to the rock fabric, physical indices, and mechanical parameters. Finally, the study presents correlations with previous research and discusses the mechanical transition of saprolites of phyllite within the rock-soil mechanics. The application of the proposed procedure represents a significant step forward in advancing the geotechnical understanding of saprolites. Keywords: saprolite, phyllite, procedure, triaxial tests.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG