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Development of low-cost weather stations
No full textA Agricultura de Precisão (AP) vem cada vez mais se tornando importante para o futuro da agricultura. Com a AP, novas tecnologias são desenvolvidas para repor déficits nutricionais que estão localizados no manejo e cultivo de culturas. Como exemplo desse tipo de tecnologia, tem- se o monitoramento de dados meteorológicos, por meio de estações meteorológicas. Entretanto, esse tipo de equipamento possui altos custos de implantação, impulsionando o desenvolvimento de estações meteorológicas de baixo custo. Assim, objetivou-se com esse trabalho desenvolver uma estação meteorológica de baixo custo. Para isso foram validados os sensores que compõe a estação meteorológica, sendo eles um pluviômetro, um anemômetro, um termo-higrômetro e um piranômetro. Todos esses sensores foram validados por meio de comparação dos sensores de baixo custo com sensores de referência e também com dados meteorológicos obtidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Para isso foi utilizado um gráfico de dispersão para obter os coeficientes a e b da equação obtida, o coeficiente de determinação (R²) que comprovem a semelhança entre os dados analisados e o coeficiente de Pearson (r) para validar a estação e determinar a correlação entre os dados analisados. Na validação do pluviômetro de baixo custo, foi utilizado como referência o derramamento de volumes conhecidos de água. Já o anemômetro de baixo custo, terá como referência o sensor TAFR-180 da marca Instrutherm, sendo realizado o experimento em um túnel de vento. O termo-higrômetro foi comparado com o sensor de referência, HOBO ONSET UX100-003. Por último, o piranômetro de baixo custo foi comparado com o sensor de referência, CMP 6 da marca Kipp & Zonen. Todos as comparações foram feitas sob um mesmo período de tempo de coleta dos dados, realizado no período de 21 dias. Para os dados de velocidade média do ar, volume de água acumulado, irradiação solar, temperatura de bulbo seco do ar (tbs) e umidade relativa do ar, os valores de R² obtidos na calibração foram 0,9908; 0,9988; 0,8332; 0,9319 e 0,9603, e os valores de correlação de Pearson obtidos na validação foram de 0,6483; 0,6625; 0,9380; 0,9847 e 0,9698, respectivamente. Com isso, pode-se considerar que os sensores de baixo custo da estação meteorológica apresentam comportamento similar aos sensores de referência à medida que as variáveis meteorológicas variaram. Dessa forma, pode-se concluir que a estação de baixo custo obteve resultados significativos, promovendo a sua usabilidade por usurários que necessitam de dados meteorológicos. Palavras-chave: Agricultura de precisão; Dados meteorológicos; Componentes de projeto aberto; Componentes de baixo custo.Precision Agriculture (PA) is becoming increasingly important for the future of agriculture. With PA, new technologies are developed to replace nutritional deficits that are localized in the management and cultivation of crops. An example of this type of technology is the monitoring of meteorological data using weather stations. However, this type of equipment has high implementation costs, driving the development of low-cost weather stations. The aim of this work was to develop a low-cost weather station. To this end, the sensors that make up the weather station were validated: a rain gauge, an anemometer, a thermo-hygrometer and a pyranometer. All these sensors were validated by comparing the low-cost sensors with reference sensors and also with meteorological data obtained from the National Meteorological Institute (INMET). A scatter plot was used to obtain the a and b coefficients of the equation obtained, the coefficient of determination (R²) to prove the similarity between the data analyzed and Pearson's coefficient (r) to validate the station and determine the correlation between the data analyzed. When validating the low-cost rain gauge, the spillage of known volumes of water was used as a reference. The low-cost anemometer will be based on the Instrutherm TAFR-180 sensor, and the experiment will be carried out in a wind tunnel. The thermohygrometer was compared with the reference sensor, HOBO ONSET UX100-003. Finally, the low-cost pyranometer was compared with the Kipp & Zonen CMP 6 reference sensor. All comparisons were made over the same 21-day data collection period. For the data on average air speed, accumulated water volume, solar irradiation, dry bulb temperature (tbs) and relative humidity, the R² values obtained during calibration were 0.9908; 0.9988; 0.8332; 0.9319 and 0.9603, and the Pearson correlation values obtained during validation were 0.6483; 0.6625; 0.9380; 0.9847 and 0.9698, respectively. With this, it can be considered that the weather station's low-cost sensors behave similarly to the reference sensors as the meteorological variables vary. In this way, it can be concluded that the low-cost station obtained significant results, promoting its usability by users who require meteorological data. Keywords: Precision agriculture; Meteorological data; Open-design components; Low-cost components
Preparation and characterization of inclusion complexes of herbicide molecules with p-sulfonic acid calix[6]arene and acacia gum: evaluation of herbicide activity
No full textA expansão do setor agrícola tem resultado em mudanças significativas na qualidade de vida da população em geral. Para atender às crescentes demandas de produção agrícola e acomodar a expansão populacional, o controle de pragas e ervas daninhas por meio de pesticidas e herbicidas torna-se essencial. No entanto, o uso indiscriminado desses produtos tem favorecido o desenvolvimento de resistência entre as pragas e as ervas daninhas, o que impõe a necessidade de novos agentes com mecanismos de ação distintos, menores níveis de toxicidade e maior compatibilidade ecológica. Neste contexto, os análogos da cantaridina têm sido investigados como agentes fitotóxicos e herbicidas potenciais. Contudo, a baixa solubilidade em água de alguns desses compostos limita suas aplicações práticas. A solubilidade pode ser aprimorada pelo uso de polímeros ou outros agentes solubilizantes, ampliando o potencial de uso desses compostos. Calixarenos, por sua vez, têm mostrado capacidade de formar complexos de inclusão com diversas biomoléculas e substâncias bioativas, sem causar citotoxicidade, podendo ser usados para aprimorar a solubilidade e a eficácia dos compostos. Polissacarídeos naturais, como a goma acácia, têm sido amplamente adotados para encapsulamento de substâncias bioativas, oferecendo vantagens como disponibilidade, alta solubilidade e não toxicidade. O objetivo deste trabalho foi utilizar o ácido p- sulfônicocalix[6]areno e a goma acácia na preparação de complexos de inclusão com quatro análogos da cantaridina, com foco em melhorar a solubilidade desses compostos de baixa solubilidade em água. A solubilidade foi avaliada por RMN de H, e as interações entre o ácido p-sulfônicocalix[6]areno, a goma acácia e as amidas foram analisadas por deslocamentos químicos (d) nos espectros de RMN de H e cálculos teóricos. Além disso, ensaios biológicos foram realizados para avaliar a atividade herbicida potencial dos complexos, utilizando sementes de cinco plantas monocotiledôneas e dicotiledôneas. Os complexos formados com os análogos (2) ácido (1S,4R)-3-(fenilcarbamoil)-7-oxabiciclo[2,2,1]hept-5-eno-2-carboxílico e (3) ácido (1S,4R)-3-((4-clorofenil)carbamoil)-7-oxabiciclo[2,2,1]hept-5-eno-2-carboxílico apresentaram bons resultados nos ensaios biológicos, indicando um potencial atividade herbicida. Palavras-chave: calixareno; goma; complexo de inclusão; herbicidaThe expansion of the agricultural sector has resulted in significant changes in the quality of life for the general population. To meet the growing demands for agricultural production and accommodate population expansion, pest and weed control through pesticides and herbicides becomes essential. However, the indiscriminate use of these products has favored the development of resistance among pests and weeds, which imposes the need for new agents with distinct mechanisms of action, lower toxicity levels, and greater ecological compatibility. In this context, cantharidin analogs have been investigated as potential phytotoxic agents and herbicides. However, the low water solubility of some of these compounds limits their practical applications. Solubility can be enhanced by using polymers or other solubilizing agents, thus expanding the potential use of these compounds. Calixarenes, in turn, have shown the ability to form inclusion complexes with various biomolecules and bioactive substances without causing cytotoxicity, making them suitable for improving the solubility and effectiveness of the compounds. Natural polysaccharides, such as acacia gum, have been widely adopted for encapsulating bioactive substances, offering advantages such as availability, high solubility, and non-toxicity.The aim of this study was to use p- sulfonicocalix[6]arene and acacia gum in the preparation of inclusion complexes with four cantharidin analogs, focusing on improving the solubility of these compounds with low water solubility. Solubility was evaluated by 1H NMR, and the interactions between p-sulfonicocalix[6]arene, acacia gum, and the amides were analyzed by chemical shifts (d) in the 1H NMR spectra and theoretical calculations. Furthermore, biological assays were conducted to assess the potential herbicidal activity of the complexes, using seeds from five monocot and dicot plants. The complexes formed with the analogs (2) acid (1S,4R)-3-(phenylcarbamoyl)-7-oxabicyclo[2,2,1]hept-5- eno-2-carboxylic and (3) acid (1S,4R)-3-((4-chlorophenyl)carbamoyl)-7- oxabicyclo[2,2,1]hept-5-eno-2-carboxylic acids showed good results in the biological assays, indicating potential herbicidal activity. Keywords: calixarene; gum; inclusion complex; herbicideCoordenação 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
Characterization of mitochondrial genomes in the Pipridae family (Aves: Passeriformes) and their phylogenetic implications
Get PDFEm aves, o DNA mitocondrial apresenta características estruturais distintas, incluindo quatro grandes rearranjos na ordem dos genes e a ausência da origem de replicação da cadeia leve (OL) em alguns grupos. Entretanto, os mitogenomas completos da família Pipridae, um grupo de passeriformes suboscines que abrange 55 espécies distribuídas em 17 gêneros, que permanecem pouco explorados, com apenas o mitogenoma de Lepidothrix coronata [NC_053111] disponível antes deste estudo. Diante da relevância desse marcador molecular e da diversidade da família Pipridae, este trabalho teve como objetivo: (1) caracterizar os mitogenomas dessas espécies e (2) esclarecer suas relações filogenéticas. Para isso, dados públicos do Sequence Read Archive (SRA-NCBI) foram selecionados a partir de bibliotecas de DNA e RNA-seq que não continham mitogenomas completos, exceto para os outgroups. Os mitogenomas de 41 espécies foram montados e anotados a partir de 85 bibliotecas de SRA, revelando um padrão de rearranjo 5’–3’: ND5 - Cyt b - tRNAT - CR - tRNAP - ND6 - tRNAE - rCR² - tRNAF, típico de suboscines. O tamanho dos mitogenomas variou entre 16.064 bp e 19.234 bp, com conteúdo de GC entre 41% e 43%. As análises filogenéticas por Máxima Verossimilhança e Inferência Bayesiana produziram topologias congruentes, corroborando o monofiletismo dos clados superiores dentro de Pipridae. Além disso, os resultados: confirmam a relação parafilética entre Antilophia + Chiroxiphia; questionam a condição de espécies distintas para Corapipo altera e Corapipo leucorrhoa. Este estudo não apenas amplia o conhecimento sobre a evolução mitogenômica em Pipridae, mas também demonstra a viabilidade da utilização de dados públicos de DNA e RNA-seq para a montagem de mitogenomas completos. Os achados fornecem uma base sólida para futuras pesquisas em sistemática, conservação e diversidade de passeriformes. Palavras-chave: mitogenoma; rearranjo; Antilophia + Chiroxiphia; monofiletismo; suboscineIn birds, mitochondrial DNA (mtDNA) exhibits distinct structural features, including four major gene order rearrangements and the absence of the light-strand replication origin (OL) in some groups. However, complete mitogenomes of the Pipridae family - a group of suboscine passerines comprising 55 species distributed across 17 genera - remain poorly explored, with only the mitogenome of Lepidothrix coronata [NC_053111] available prior to this study. Given the importance of this molecular marker and the diversity of the Pipridae family, this study aimed to: (1) characterize the mitogenomes of these species and (2) clarify their phylogenetic relationships. Public data from the Sequence Read Archive (SRA-NCBI) were selected from DNA and RNA-seq libraries that lacked complete mitogenomes, except for outgroups. We assembled and annotated mitogenomes from 41 species using 85 SRA libraries, revealing a conserved 5'-3' rearrangement pattern: ND5 - Cyt b - tRNAT - CR - tRNAP - ND6 - tRNAE - rCR² - tRNAF, typical of suboscines. The mitogenomes ranged in size from 16,064 bp to 19,234 bp, with GC content between 41% and 43%. Phylogenetic analyses using Maximum Likelihood and Bayesian Inference produced congruent topologies, supporting the monophyly of higher clades within Pipridae. Key findings include: confirmation of the paraphyletic relationship between Antilophia + Chiroxphia; questions about the distinct species status of Corapipo altera and Corapipo leucorrhoa. This study not only expands knowledge about mitogenomic evolution in Pipridae but also demonstrates the feasibility of using public DNA and RNA-seq data for complete mitogenome assembly. The findings provide a solid foundation for future research on passerine systematics, conservation, and diversity. Keywords: mitogenome; gene rearrangement; Antilophia + Chiroxiphia; monophyly; suboscineCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Development of an electrochemical sensor based on metal-organic network (mof) for (bio)analytical application
Get PDFA detecção eficiente de biomoléculas e contaminantes é essencial para avanços na saúde e segurança alimentar. Nesse contexto, os sensores eletroquímicos baseados em redes metal-orgânicas (MOFs) têm se destacado devido à sua alta sensibilidade, robustez e baixo custo. Este trabalho, reporta o desenvolvimento e aplicação de um sensor eletroquímico baseado em eletrodo com pasta de carbono modificado com MOFs de cobalto para detecção de dopamina (DA) em amostras biológicas de saliva e urina. O material foi sintetizado pelo método solvotérmico, usando ácido 1,4- benzenodicarboxílico (BDC) como ligante e cobalto como fonte metálica. Para detecção de DA, o sensor foi otimizado avaliando, (i) porcentagem do material (15, 20, 25 e 30% m/m); (ii) pH (4, 6, 7 e 8); e (iii) parâmetros da técnica escolhida (SWV). Após o processo de otimização, as condições ideais foram alcançadas usando solução de tampão fosfato pH 6,0, eletrodo modificado de 25% (m/m) de [Co(BDC)]n, e potencial de 5 mV, com frequência de 75 Hz e amplitude de 100 mV. Nessas condições, o sensor apresentou limites de detecção (LODs) de 1,7 µmol L-1 para urina e 0,5 µmol L-1 para saliva. Além disso, o sensor demonstrou boa linearidade (R2 > 0,9922) e taxas de recuperação variando de 84,9% a 97,1%, com desvio padrão relativo (RSD) inferior a 8,0% (n=3). Esses resultados demonstram o potencial dos sensores eletroquímicos baseados em MOFs para aplicações (bio)anlaíticas, oferecendo alternativas eficazes, sensíveis e acessíveis para a detecção de compostos de interesse em amostras complexas. Palavras-chave: Sensores eletroquímicos, compostos de coordenação, neurotransmissor, doenças humanas.Efficient detection of biomolecules and contaminants is essential for advances in health and food safety. In this context, electrochemical sensors based on metal- organic frameworks (MOFs) have stood out due to their high sensitivity, robustness and low cost. This work reports the development and application of an electrochemical sensor based on a carbon paste electrode modified with cobalt MOFs for the detection of dopamine (DA) in biological samples of saliva and urine. The material was synthesized by the solvothermal method, using 1,4- benzenedicarboxylic acid (BDC) as a ligand and cobalt as a metal source. For DA detection, the sensor was optimized by evaluating: (i) percentage of the material (15, 20, 25 and 30% w/w); (ii) pH (4, 6, 7 and 8); and (iii) parameters of the chosen technique (SWV). After the optimization process, the optimal conditions were achieved using a pH 6.0 phosphate buffer solution, a modified electrode of 25% (w/w) [Co(BDC)]n, and a potential of 5 mV, with a frequency of 75 Hz and amplitude of 100 mV. Under these conditions, the sensor showed limits of detection (LODs) of 1.7 µmol L-1 for urine and 0.5 µmol L-1 for saliva. Furthermore, the sensor demonstrated good linearity (R2 > 0.9922) and recovery rates ranging from 84.9% to 97.1%, with a relative standard deviation (RSD) lower than 8.0% (n=3). These results demonstrate the potential of MOF-based electrochemical sensors for (bio)analytical applications, offering effective, sensitive, and affordable alternatives for the detection of compounds of interest in complex samples. Keywords: Electrochemical sensors, coordination compounds, neurotransmitter, human diseases.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
Metabolic syndrome: association with the breakfast consumption, depression and single nucleotide polymorphism in a Brazilian cohort (CUME Study)
Get PDFA Síndrome Metabólica (SM) é um conjunto de alterações metabólicas todas relacionadas à resistência à insulina, formando um complexo de fatores de risco que contribuem para o desenvolvimento de doenças cardiovasculares e aumento da mortalidade geral. Por sua vez, os polimorfismos de nucleotídeo único (SNP, do inglês, single nucleotide polymporphism) no gene FTO (do inglês, Fat Mass and Obesity Associated) têm sido associados com a ingestão alimentar, bem como ao aumento do índice de massa corporal e outras complicações metabólicas, como a SM. Diante disso, o objetivo deste estudo é avaliar a associação entre o consumo do desjejum, depressão e polimorfismo genético e a prevalência / incidência de SM em uma coorte brasileira. Trata-se de estudo longitudinal com egressos graduados ou pós-graduados em universidades do estado de Minas Gerais, que preencheram o questionário da linha de base e as demais ondas de seguimento (Q_2, Q_3, Q_4 e Q_6) da Coorte de Universidades Mineiras (CUME). A SM foi definida de acordo com os critérios da International Diabetes Federation (IDF) e a incidência de SM foi determinada quando os participantes eram livres dessa condição na linha de base e foram classificados como pessoas com SM no seguimento. A frequência do desjejum foi avaliada através do questionário Q_0, por meio da pergunta “Você toma café da manhã?”, de acordo, com o número de vezes e frequência de consumo desta refeição. O consumo alimentar foi avaliado utilizando-se um questionário de frequência de consumo alimentar de 144 itens alimentares, validado para essa população. A depressão foi avaliada com base no autorrelato do diagnóstico da doença no questionário, com a seguinte questão: “Desde o último questionário que você respondeu, algum médico lhe diagnosticou alguma(s) nova(s) doença(s)?”, sendo a depressão uma das alternativas. Para a coleta do material biológico (DNA) foram convidados os participantes da coorte que tinham preenchido completamente o questionário Q_0 e residiam a dois limites geográficos dos centros de coleta (Viçosa, Belo Horizonte e Ouro Preto) via e-mail. Após o aceite, eles preenchiam um formulário e, a partir disso era agendada a coleta. No dia agendado, os participantes recebiam todas as informações referentes à coleta bem como seu objetivo e assinavam o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE). O material genético foi coletado de forma presencial, utilizando a técnica do swab bucal com uma subamostra da coorte. A genotipagem do SNP no gene FTO (rs9939609) foi realizada mediante extração de DNA genômico, com o auxílio de kit comercial (Wizard® Genomic DNA Purification) e uso de primers (Thermo Fisher®), em autoanalizador de reação em cadeia da polimerase (qPCR, do inglês quantitative Polymerase Chain Reaction) em tempo real. Para análise dos dados, foram realizadas análises descritivas e de proporções, conforme o número de categorias e normalidade dos dados. Para avaliação das associações longitudinais foi utilizada a análise de risco proporcionais de Cox. A análise de regressão logística foi utilizada para avaliar a associação do polimorfismo com a SM. As análises foram ajustadas pelas covariáveis idade, sexo, renda familiar, raça, binge drinking, tabagismo e atividade física. Foi utilizado o software estatístico STATA® (versão 17.0) com um valor de a de 5%. O não consumo diário do desjejum estava associado com a maior incidência de SM (HR: 1,51; 95% IC95%: 1,13 – 2,00). Especificamente, os adultos que tinham depressão e não consumiam o desjejum todos os dias apresentavam um risco 1,18 vezes maior (HR: 2,18; IC95%: 1,11 – 4,29) para o desenvolvimento da SM do que aqueles que não tinham a depressão e que consumiam o desjejum. Além disso, em uma subamostra de adultos dessa população, a prevalência do alelo de risco do SNP rs9939609 (14.4%) foi maior do que alguns países asiáticos, africanos e norte-americanos. A homozigose para o alelo de risco (AA) desse mesmo SNP foi associa... Palavras-chave: polimorfismo genético; desjejum; síndrome metabólica; estudo longitudinal; depressão; ftoMetabolic Syndrome (MetS) is a cluster of metabolic alterations, all related to insulin resistance, forming a complex of risk factors that contribute to the development of cardiovascular diseases and increased overall mortality. Meanwhile, single nucleotide polymorphisms (SNPs) in the FTO gene (Fat Mass and Obesity Associated) have been linked to food intake, as well as increased body mass index and other metabolic complications such as MetS. Therefore, this study aims to evaluate the association between breakfast consumption, depression, genetic polymorphism, and the prevalence/incidence of MS in a Brazilian cohort. This is a longitudinal study with graduates or postgraduates from universities in the state of Minas Gerais, who completed the baseline questionnaire and subsequent follow-up waves (Q_2, Q_3, Q_4, and Q_6) of the Cohort of Universities of Minas Gerais (CUME). MetS was defined according to the criteria of the International Diabetes Federation (IDF), and the incidence of MS was determined when participants were free of this condition at baseline and were later classified as having MS during follow- up. Breakfast frequency was assessed through the Q_0 questionnaire, using the question, "Do you have breakfast?" based on the number of times and frequency of this meal consumption. Food intake was evaluated using a 144-item food frequency questionnaire, validated for this population. Depression was assessed based on self- reported diagnosis in the questionnaire with the following question: “Since the last questionnaire you answered, has a doctor diagnosed you with any new disease(s)?”, with depression being one of the alternatives. For biological material (DNA) collection, cohort participants who had fully completed the Q_0 questionnaire and lived within two geographic limits of the collection centers (Viçosa, Belo Horizonte, and Ouro Preto) were invited via email. After agreeing to participate, they completed a form, and a collection appointment was scheduled. On the scheduled day, participants received all information regarding the collection, including its purpose, and signed the Informed Consent Form (ICF). Genetic material was collected in person using the buccal swab technique with a sub-sample of the cohort. Genotyping of the SNP in the FTO gene (rs9939609) was performed through genomic DNA extraction using a commercial kit (Wizard® Genomic DNA Purification) and primers (Thermo Fisher®) in a real-time polymerase chain reaction (qPCR) autoanalyzer. For data analysis, descriptive and proportion analyses were performed based on the number of categories and data normality. Longitudinal associations were evaluated using Cox proportional hazard analysis, while logistic regression analysis was used to assess the association between polymorphism and MetS. Analyses were adjusted for covariates such as age, sex, family income, race, binge drinking, smoking, and physical activity. Statistical analyses were performed using STATA® software (version 17.0), with an alpha value of 5%. Not consuming breakfast daily was associated with a higher incidence of MetS (HR: 1.51; 95% CI: 1.13 – 2.00). Specifically, adults who had depression and did not consume breakfast daily had a 1.18 times higher risk (HR: 2.18; 95% CI: 1.11 – 4.29) of developing MetS compared to those without depression who consumed breakfast. Additionally, in a sub-sample of adults from this population, the prevalence of the risk allele for SNP rs9939609 (14.4%) was higher than in some Asian, African, and North American countries. Homozygosity for the risk allele (AA) of this SNP was associated with a 2.62 times higher chance of having MetS (OR: 3.62; 95% CI: 1.06 – 12.4) compared to those without both risk alleles, as well as consuming more than three meals per day and having a higher average intake of minimally processed foods (1592.0 ± 651.8 kcal/d), meats (272.9 ± 201.8 g/d), and legumes (112.5 ± 120.6 g/d).In conclusion, not consuming breakfast daily,... Keywords: genetic polymorphism; breakfast; metabolic syndrome; longitudinal study; depression; ftoCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
Solvothermal synthesis of prussian blue analogues in aniline for application in Na-ion hybrid supercapacitors
Get PDFFERREIRA, Iury Duarte, M.Sc, Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2025. Síntese Solvotermal de Análogos ao Azul da Prússia em Anilina para Aplicação em Supercapacitores Híbridos de íons-Na. Orientador: Garbas Anacleto dos Santos Junior. Coorientador: Paulo Fernando Ribeiro Ortega. A crescente demanda por fontes de energia limpa e renovável tem impulsionado o desenvolvimento de dispositivos de armazenamento eletroquímico, como os supercapacitores híbridos de íons sódio (SCHs de íons-Na). Esses dispositivos combinam as características dos supercapacitores e das baterias, utilizando materiais com propriedades faradaicas e capacitivas. Nesse contexto, os análogos ao Azul da Prússia de manganês (MnHCF) emergem como materiais ativos promissores devido à sua estrutura tridimensional favorável ao armazenamento e transporte de íons. Este estudo teve como objetivo a síntese e caracterização de MnHCFs pelo método solvotermal, utilizando anilina com solvente e sua comparação com o sistema hidrotermal. As propriedades estruturais e morfológicas foram analisadas por difratometria de Raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV-FEG). As propriedades eletroquímicas foram investigadas por voltametria cíclica e carga/descarga galvanostática. Os difratogramas indicaram que os MnHCFs sintetizados em anilina apresentaram estrutura monoclínica, similar a obtida em meio aquoso. Os resultados de FTIR e Raman mostraram que os materiais obtidos por meio solvotermal e hidrotermal não apresentaram, diferenças significativas, indicando que foi possível obter o material desejado por uma nova metodologia sintética. A MEV-FEG revelou diferenças significativas na morfologia dos materiais, com morfologia cúbica para a síntese hidrotermal e uma morfologia menos uniforme e de superfície rugosa para síntese em anilina. Os testes eletroquímicos mostraram que a expansão da célula unitária dos materiais sintetizados em anilina e sua morfologia, possivelmente, de maior área, pode melhorar o desempenho dos SCHs, uma vez que facilita o transporte iônico. Os materiais Mn120_Anilina e Mn150_Anilina apresentaram capacidade específica de 20,20 mAh g-1 e 25,31 mAh g-1, respectivamente (1,00 A g-1), sendo bastante superiores para aqueles obtidos por meio hidrotermal (6,48 mAh g-1 para Mn120_Água e 8,50 mAh g-1 para Mn150_Água). A análise de ciclagem do Mn150_Anilina mostrou uma retenção de capacidade de 72,68% após 10000 ciclos, destacando sua eficiência. Deste modo, foi possível concluir que a síntese solvotermal com anilina mostrou-se eficaz para a produção de MnHCF levando a uma melhora significativa no desempenho eletroquímico dos materiais, comparado ao método hidrotermal, tornando-o um método novo e promissor para obtenção de MnHCF com propriedades eletroquímicas destacáveis, principalmente em relação a capacidade específica, rate capability e ciclagem e permitindo sua aplicação em dispositivos de armazenamento de energia de íons-Na. Palavras-chave: supercapacitores híbridos; azul da prússia; MnHCF; armazenamento de energia; síntese solvotermal;The increasing demand for clean and renewable energy sources has driven the development of electrochemical storage devices, such as sodium-ion hybrid supercapacitors (Na-ion SCHs). These devices combine the characteristics of supercapacitors and batteries, using materials with faradaic and capacitive properties. In this context, manganese Prussian blue (MnHCF) analogues emerge as promising active materials due to their three-dimensional structure favorable for ion storage and transport. This study aimed to synthesize and characterize MnHCFs by the solvothermal method, using aniline as a solvent, and compare them with the hydrothermal system. The structural and morphological properties were analyzed by X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy and high-resolution scanning electron microscopy (FEG-SEM). The electrochemical properties were investigated by cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge. The diffractograms indicated that the MnHCFs synthesized in aniline presented a monoclinic structure, similar to that obtained in aqueous medium. The FTIR and Raman results showed that the materials obtained by solvothermal and hydrothermal means did not present significant differences, indicating that it was possible to obtain the desired material by a new synthetic methodology. The SEM- FEG revealed significant differences in the morphology of the materials, with cubic morphology for the hydrothermal synthesis and a less uniform morphology with a rough surface for the synthesis in aniline. The electrochemical tests showed that the expansion of the unit cell of the materials synthesized in aniline and their morphology, possibly of larger area, can improve the performance of the SCHs, since it facilitates the ionic transport. The materials Mn120_Aniline and Mn150_Aniline presented specific capacities of 20.20 mAh g-1 and 25.31 mAh g-1, respectively (1.00 A g-1), being much higher than those obtained by hydrothermal means (6.48 mAh g-1 for Mn120_Water and 8.50 mAh g-1 for Mn150_Water). The cycling analysis of Mn150_Aniline showed a capacity retention of 72.68% after 10000 cycles, highlighting its efficiency. Thus, it was possible to conclude that the solvothermal synthesis with aniline proved to be effective for the production of MnHCF, leading to a significant improvement in the electrochemical performance of the materials, compared to the hydrothermal method, making it a new and promising method for obtaining MnHCF with remarkable electrochemical properties, mainly in relation to specific capacity, rate capability and cycling, and allowing its application in Na-ion energy storage devices. Keywords: hybrid supercapacitors; prussian blue; MnHCF; energy storage; solvothermal synthesisCoordenação 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
Availability of tariff policies for water and sanitation services in municipalities of the state of Minas Gerais
No full textNeste trabalho são discutidos, na perspectiva de alcance social e da atuação de agências reguladoras, efeitos das políticas tarifárias de serviços de água e esgoto em municípios de Minas Gerais atendidos por prestadores de serviço de diferentes naturezas jurídicas. Por meio de análise documental – leis, decretos e resoluções, notas e estudos/pareceres técnicos do executivo, legislativo e agências reguladoras- constatou-se que a atuação de entes de regulação em municípios mineiros tem se consolidado, com ações, preponderantemente, no sentido da promoção da acessibilidade econômica aos serviços de água e esgotos. Todavia, constatou-se também que a atuação das agências reguladoras não é suficiente para a efetiva promoção da acessibilidade econômica, sendo necessária a colaboração dos prestadores e dos titulares dos serviços. Complementarmente, foram utilizadas ferramentas estatísticas com o intuito de verificar: (i) como políticas tarifárias únicas, ou similares, incidem sobre realidades socioeconômicas distintas, tendo como referência o valor das contas de água em diversas faixas de consumo; e (ii) como politicas tarifárias praticadas por diferentes modalidades de prestação de serviço incidem sobre realidades socioeconômicas semelhantes, tendo como referência o comprometimento de renda dos usuários da categoria residencial. Para tanto, por meio de técnica de clusterização, os 305 municípios que compuseram a amostra deste estudo foram distribuídos em três grupos, de acordo com características socioeconômicas semelhantes. A análise intergrupos revelou que os usuários nas faixas mais baixas de consumo de água (supostamente, os mais pobres) dos dois grupos com os piores indicadores socioeconômicos pagam valores menores de tarifa social do que os do grupo que reúne os municípios com os melhores indicadores. Ou seja, em linhas gerais, há aparência de equidade. Porém, os dois grupos de piores indicadores socioeconômicos não são homogêneos e, em ambos, os usuários nas faixas mais baixas de consumo de água pagam valores similares. Revelam-se, assim, situações em que o princípio da equidade dos direitos humanos à água e ao saneamento se vê comprometido. A análise intragrupos mostrou que as tarifas praticadas pela COPASA MG e por empresas privadas resultam, em geral, em comprometimento de renda mais elevado do que as de serviços municipais (autarquias) e da COPANOR MG (subsidiária da COPASA MG). Isto é, a atuação de diferentes prestadores de serviço em regiões de condição socioeconômica similar pode incorrer em situações de iniquidade. Palavras-chave: acessibilidade econômica; agências reguladoras; política tarifária; serviços de saneamentoWater and sanitation services pricing policies in municipalities of Minas Gerais State are discussed here. By means of documentary analysis – laws, decrees and resolutions, technical notes and studies from the executive, legislative and regulatory agencies-, it was found that the role of the regulatory agencies is well consolidated in Minas Gerais, with actions predominantly aimed at promoting economic accessibility to water and sanitation services. However, it was also found that collaboration of the utilities and the municipalities is essential for guaranteeing the economic accessibility. In addition, statistical tools were used to verify: (i) the impacts of single or similar pricing policies upon different socioeconomic realities, taking as a reference the water bills at different water consumption ranges; and (ii) the effects of tariff policies practiced by different types of utilities on similar socioeconomic realities, taking as reference the user’s income. Using a clustering technique, the 305 municipalities that comprised the sample of this study were distributed into three groups, according to similar socioeconomic characteristics. An intergroup analysis revealed that users in the lowest water consumption ranges (supposedly the poorest) of the two groups of municipalities with the worst socioeconomic indicators pay lower social tariffs than those in the group with the best indicators. This apparently is a picture of equity. However, the two groups with the worst socioeconomic indicators are not homogeneous, and in both of them users in the lowest water consumption ranges pay similar tariffs. Thus, situations are revealed in which the principle of equity of the human rights to water and sanitation is put at risk. The intragroup analysis showed that the rates charged by the Minas Gerais State Company (COPASA) and private companies generally result in higher load on the user’s income than those of municipal services and COPANOR MG (a subsidiary of Copasa). In other words, services provided by different types of utilities in regions with similar socioeconomic conditions may result in situations of inequity. Keywords: economic accessibility; regulatory agencies; water and sanitation services; tariff policyCoordenação 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
Scientific dissemination: the visionarism of a woman in the 19th century
No full textAo longo dos anos, as mulheres enfrentaram barreiras invisíveis quando o assunto é o acesso à educação, principalmente em áreas de Ciência, Tecnologia, Engenharias e Matemática (CTEM). Por mais que os dados estatísticos, mais recentes, mostrem que a participação feminina vem aumentando nos últimos tempos, tanto no Brasil quanto no mundo, ainda existe grande disparidade quanto ao número de homens e mulheres estudando, desenvolvendo pesquisas e fazendo publicações nessas áreas. Assim, o presente trabalho busca relatar os esforços de Ellen Henrietta Swallow Richards (1842-1911), para despertar o interesse feminino para tal área, mas principalmente para divulgar a ciência para todos os públicos. Esta renomada cientista foi a primeira mulher a estudar no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), com o título de estudante especial e ao longo de sua carreira buscou dar oportunidades para que mais mulheres tivessem acesso à educação superior. Ela desenvolveu estudos em áreas como Química, sanitarismo, mineralogia, nutrição humana e Economia Doméstica, ao mesmo tempo em que tentava divulgar a ciência para o público leigo. Para realizar o presente trabalho, a metodologia utilizada foi a pesquisa documental e historiográfica. Assim, procedeu-se o levantamento de documentos diversos, como fotos, livros de autoria da própria Ellen Richards, biografias escritas por terceiros e artigos científicos. Após o levantamento do material, foi realizada sua análise, buscando responder as perguntas norteadoras da pesquisa. Ellen, através do projeto de ensino a distância e do laboratório de mulheres, conseguiu atingir as donas de casa e outras mulheres com alguma formação, que desejavam ampliar seus conhecimentos; com as cozinhas comunitárias, ela expandiu os conhecimentos científicos aos trabalhadores de Boston. Ela também defendeu que a ciência e o sanitarismo fossem ensinados as crianças estudantes de escolas públicas. Assim, concluiu-se que Ellen Richards foi pioneira no campo das ciências e do sanitarismo e obteve sucesso como divulgadora científica, promovendo acesso de diferentes públicos à ciência produzida nos ambientes acadêmicos. Palavras-chave: Ellen Swallow Richards; ciência; química; educação; cozinha.Over the years, women have faced invisible barriers when it comes to access to education, especially in the areas like of Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM). Although the most recent statistics show that female participation has been increasing in recent times, both in Brazil and worldwide, there is still a great disparity in the number of men and women studying, developing research and publishing in these areas. Therefore, this paper seeks to report on the efforts of Ellen Henrietta Swallow Richards (1842-1911) to awaken female interest in this area, but above all that, to disseminate science to all audiences. This renowned scientist was the first woman to study at the Massachusetts Institute of Technology (MIT), with the title of special student and throughout her career she sought to provide opportunities for more women to have access to higher education. She developed studies in areas such as chemistry, sanitation, mineralogy, human nutrition and home economics, while at the same time trying to disseminate science to the lay public. To carry out this work, the methodology used was documentary and historiographical research. Consequently, various documents were collected, such as photos, books written by Ellen Richards herself, biographies written by third parties and scientific articles. Once the material had been collected, it was analyzed in an attempt to answer the research's guiding questions. Through the distance learning project and the women's laboratory, Ellen reached housewives and other educated women who wanted to broaden their knowledge; with the community kitchens, she expanded scientific knowledge to Boston workers. She also advocated teaching science and sanitation to children in public schools. Thus, it can be concluded that Ellen Richards was a pioneer in the field of science and sanitation and was successful as a science communicator, promoting access for different audiences to science produced in academic environments. Keywords: Ellen Swallow Richards; science; chemistry; education; kitchen.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
Prospecting and analyzing teaching materials and educational approaches for teaching physics
No full textEsta pesquisa teve como objetivo investigar, documentar e divulgar práticas pedagógicas no ensino de Física, com vistas a enriquecer o processo de ensino- aprendizagem e promover uma educação potencialmente significativa. Com base na análise dos materiais coletados, foram elaboradas duas sequências didáticas estruturadas a partir das Unidades de Ensino Potencialmente Significativas (UEPS), idealizadas por Marco Antonio Moreira e fundamentadas na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel. A primeira sequência abordou o "Movimento Harmônico Simples e Amortecido", adaptada para aplicação em sala de aula e nomeada como, "Pêndulo Simples e Amortecido". A segunda sequência, desenvolvida pela autora, consistiu em uma aula-projeto sobre ondas sonoras, integrando experimentação e aprendizagem baseada em projetos. Os resultados da aplicação das sequências didáticas indicaram uma melhoria significativa no desempenho dos discentes, evidenciada pelos dados coletados em pré e pós-testes e analisados com auxílio do ganho de Hake, bem como pelas observações da autora e relatos dos estudantes. A análise dos resultados sugere que as abordagens adotadas, alinhadas às UEPS, integradas às metodologias ativas, simulações e atividades experimentais, contribuíram para a promoção de novas aprendizagens e maior engajamento dos discentes. Espera-se que os resultados deste estudo incentivem o aprimoramento contínuo do ensino de Física, com foco na aprendizagem centrada no discente. Além de validar a importância de intervenções pedagógicas, a pesquisa reforça a necessidade de um ambiente educacional adaptável e inclusivo, capaz de atender às diversas necessidades dos estudantes e promover um ambiente educacional mais inclusivo, motivador e adaptado às necessidades dos discentes. O material produzido está disponibilizado no seguinte endereço eletrônico: https://sites.google.com/view/jaquelinerochamnpef/p%C3%A1gina-inicial. Palavras-chave: ensino de física; ueps; materiais didáticos; práticas pedagógicas.This research aimed to investigate, document and disseminate pedagogical practices in Physics teaching, with a view to enriching the teaching-learning process and promoting a potentially meaningful education. Based on the analysis of the collected materials, two didactic sequences were developed, structured from the Potentially Significant Teaching Units (UEPS), idealized by Marco Antonio Moreira and based on Ausubel's theory of meaningful learning. The first sequence addressed the "Simple and Damped Harmonic Motion", adapted for application in the classroom and named "Simple and Damped Pendulum". The second sequence, developed by the author, consisted of a project-lesson on sound waves, integrating experimentation and project-based learning. The results of the application of the didactic sequences indicated a significant improvement in the students' performance, evidenced by the data collected in pre- and post-tests and analyzed with the help of Hake's gain, as well as by the author's observations and students' reports. The analysis of the results suggests that the adopted approaches, aligned with UEPS, integrated with active methodologies, simulations and experimental activities, contributed to the promotion of new learning and greater student engagement. It is expected that the results of this study will encourage the continuous improvement of Physics teaching, with a focus on student-centered learning. In addition to validating the importance of pedagogical interventions, the research reinforces the need for an adaptable and inclusive educational environment, capable of meeting the diverse needs of students and promoting a more inclusive, motivating and adapted educational environment to the needs of students.The material produced is available at the following electronic address: https://sites.google.com/view/jaquelinerochamnpef/p%C3%A1gina-inicial. Keywords: physics teaching; ueps; teaching materials; pedagogical practicesCoordenação 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
Efeitos do permeado líquido deslactosado em dietas de leitões de creche: melhorias na conversão alimentar com aumento da ocorrência de diarreia pós-desmame
No full textThe objective of this study was to assess the effects of liquid delactosed permeate (DLP) alone or mixed as baby feed with a conventional lactose-containing diet for nursery piglets on growth performance, diarrhea occurrence (DO), blood profile, gastrointestinal tract traits, and bacterial population counts. Ninety male hybrid piglets (7.59 ± 0.63 kg) weaned at 25 days old (day 0) were assigned for 35 days in a complete block design based on body weight (BW) to one of three treatments: control diet (CD) containing lactose via whey permeate powder, supplied in mash and dry form, without DLP; supplemented diet (SD): CD + DLP provided in specific feeders and separated from the mash diet; moist diet (MD): CD moistened with DLP in a 1:1 ratio, 10 replicates, and three piglets per pen. Nursery phases were defined as pre- starter I and II (days 0 to 7, and 8 to 21) and starter (day 22 to 35). Piglets fed MD diet had better feed conversion (FCR) compared with those fed CD in the pre- starter I and II and total period. Piglets in pre-starter I fed MD diet had a higher DO compared with those fed CD, whereas piglets fed SD had intermediate results. Piglets in pre-starter II fed SD had a higher total protein concentration than those fed MD, and CD provided intermediate results. Piglets on MD had higher leukocyte concentrations compared with those fed CD, but piglets fed SD had intermediate results. Piglets fed CD or SD diets had higher colonic content pH than those fed MD. Piglets fed SD or MD diets had longer large intestine lengths than animals fed CD. Delactosed permeate improves FCR in piglets in the pre-starter phases and promotes minor changes in other variables; however, a greater DO was observed in the first few days post- weaning. Keywords: bacterial population; blood profile; dairy co-products; diarrhea prevalence; growth performance; nursery pig.O objetivo deste estudo foi o de avaliar os efeitos do permeado deslactosado líquido (PDL) sozinho ou misturado como “papinha” com uma dieta convencional contendo lactose para leitões de creche sobre o desempenho zootécnico, a ocorrência de diarreia (OD), o perfil sanguíneo, as características do trato gastrointestinal e as contagens de população bacteriana. Noventa leitões híbridos machos (7,59 ± 0,63 kg) desmamados aos 25 dias de idade (dia 0) foram designados por 35 dias em um delineamento de blocos completos baseado no peso corporal (PC) para um dos três tratamentos: dieta controle (DC) contendo lactose via permeado de soro de leite em pó, fornecido na forma farelada e seca, sem PDL; dieta suplementada (DS): DC + PDL fornecido em alimentadores específicos e separado da dieta farelada; dieta úmida (DU): DC umedecida com PDL na proporção de 1:1, 10 repetições e três leitões por baia. As fases de creche foram definidas como pré-inicial I e II (dias 0 a 7 e 8 a 21) e inicial (dia 22 a 35). Leitões alimentados com a dieta DU tiveram melhor conversão alimentar (CA) em comparação com àqueles alimentados com DC na pré- inicial I e II e no período total. Leitões na pré-inicial I alimentados com dieta DU tiveram maior OD em comparação com àqueles alimentados com DC, enquanto leitões alimentados com DS tiveram resultados intermediários. Leitões na pré-inicial II alimentados com DS tiveram uma concentração de proteína total maior do que àqueles alimentados com DU, e a DC forneceu resultados intermediários. Leitões com DU tiveram maiores concentrações de leucócitos em comparação com àqueles alimentados com DC, mas leitões alimentados com DS tiveram resultados intermediários. Leitões alimentados com dietas DC ou DS tiveram mais. Palavras-chave: população bacteriana; perfil sanguíneo; co-produtos lácteos; prevalência de diarreia; desempenho em termos de crescimento; suínos em creche.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES