terça-feira, 6 de novembro de 2018

Em busca de impressões digitais da poluição atmosférica

       A contaminação da atmosfera por gases e partículas sólidas afeta não só a saúde humana nos centros urbanos, como também o ecossistema como um todo. O gerenciamento da qualidade do ar depende de diversas ações, que vão desde o estabelecimento e regulamentação dos padrões de qualidade e de lançamento de poluentes até o monitoramento da qualidade do ar de determinada região.
       Os programas de monitoramento da qualidade do ar são capazes de indicar os níveis de poluentes na atmosfera e avaliar sua concordância com padrões estabelecidos pela legislação. No entanto, eles não são capazes de indicar a contribuição individual de cada fonte responsável pela emissão desses poluentes.
       Uma das ferramentas utilizadas para o controle e redução da poluição atmosférica são modelos matemáticos chamados de modelos receptores. Eles permitem estimar, a partir das características físicas e químicas dos poluentes, a contribuição oriunda de diversas fontes. Essa é uma informação de suma importância na identificação e responsabilização das fontes poluidoras por parte dos órgãos de controle e fiscalização ambiental.
       Apesar disso, algumas limitações desses modelos dificultam sua aplicação inequívoca. Isso acontece porque fontes diferentes podem ter perfis químicos muito similares ou, ainda, fontes poluidoras diferentes podem estar muito próximas entre si. Dessa forma, o processo de transporte dos poluentes pelo vento resulta numa deposição quase simultânea em um dado local.
       Esse efeito, chamado de colinearidade das fontes, pode diminuir a sensibilidade dos modelos receptores ocasionando na avaliação incorreta das contribuições. Uma forma de contornar esse problema é a aferição de marcadores químicos que atribuam características únicas às fontes, como uma impressão digital.
       Assim, Elson Silva Galvão, da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), e colaboradores investigaram [1] o material particulado presente na atmosfera da Região da Grande Vitória, no Espírito Santo, com o objetivo de identificar marcadores específicos que pudessem ligar cada componente do material particulado a fontes específicas.
       Entre as análises, os pesquisadores utilizaram a linha XRD1 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), que, segundo o grupo, foi fundamental para o sucesso da pesquisa, já que a técnica de difração ressonante de raios X permitiu a identificação de tais marcadores. O estudo resultou em uma abordagem metodológica inédita na caracterização química de partículas atmosféricas e na identificação de marcadores que possam ligar essas partículas às suas fontes de emissão.


Figura: Marcadores industriais (alfa-hematita e ferro metálico) e veicular (BaTiO3) em uma amostra de Particulas Totais em Suspensão (PTS) coletada da atmosfera da Região da Grande Vitória, ES, Brasil.
       
       Os resultados sugerem que diferentes estados químicos do ferro estão relacionados a processos industriais muito específicos, mesmo para processos similares como sinterização e altos-fornos, associados à siderurgia. Outros marcadores apresentaram assinaturas distintas permitindo sua separação entre fontes veiculares e industriais, como o caso do carbono elementar, minimizando assim uma interpretação genérica das fontes de emissão dessa espécie.
       Segundo os pesquisadores, este trabalho mostra sua importância não somente para aplicação em estudos da qualidade do ar, mas também ao estudo de sedimentos e materiais.

Fontes: 
[1] Elson Silva Galvão, Jane Meri Santos, Ana Teresa Lima, Neyval Costa Reis Jr., Richard Michael Stuetz, Marcos Tadeu D’Azeredo Orlando, Resonant Synchrotron X-ray Diffraction determines markers for iron-rich atmospheric particulate matter in urban region. Chemosphere 212 (2018) 418-428. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.08.111
[2] https://www.lnls.cnpem.br/em-busca-de-impressoes-digitais-da-poluicao-atmosferica/


quinta-feira, 20 de setembro de 2018

Nature: the truth? Or lack of sincerity?

Nature journal has published recently an editorial text [Nature 556, 5 (2018)] entitled “Nature: the truth” (https://www.nature.com/articles/d41586-018-04024-4?utm_source=twt_nnc&utm_medium=social&utm_campaign=naturenews&sf186201391=1).
There, we read a list of myths about Nature’s editorial processes and policies. Although we agree with most of them, we disagree with “Myth 4: The authorship of a paper — including country and institution — influences Nature’s decision on whether to referee or publish it. Untrue”. Based on several colleagues’ statements and our own experience, we think that “Myth 4” is not a myth.
Recently, we have submitted 3 papers presenting outstanding findings about barocaloric effect. Part of these findings concern the highest barocaloric values reported so far. These papers, which have only Brazilian authors, were not considered for revision by editors from Nature Communications, for instance. The curious fact is that less remarkable papers about barocaloric effect, reporting much smaller barocaloric values, were published in the same journal just before and just after our submissions.
If there was a non Brazilian "famous" author in our papers, would they have been considered for revision? Probably, yes.
In the rejection emails from Nature group, the editors should be more honest and say: "we cannot publish your paper because we do not trust you".


quinta-feira, 1 de fevereiro de 2018

Efeito barocalórico gigante na borracha natural

        Uma equipe de pesquisadores do Brasil descobriu que a borracha natural vulcanizada é campeã com relação a qualquer outro material já estudado na sua capacidade de mudar de temperatura ao ser comprimida e descomprimida – um fenômeno conhecido como “efeito barocalórico”.
        A descoberta abre interessantes possibilidades de uso da borracha natural vulcanizada em aplicações avançadas, principalmente na área da “refrigeração de estado sólido”. Essa expressão se refere a sistemas de refrigeração (como a geladeira ou o ar condicionado) que se baseiam no uso de materiais refrigerantes em estado sólido para absorver o calor do sistema que se deseja esfriar e transferi-lo para um ambiente externo, em vez dos fluídos (estados gasoso e líquido) que são usados nos dispositivos convencionais. A pesquisa foi reportada em um artigo (Giant Barocaloric Effects in Natural Rubber: A Relevant Step toward Solid-State Cooling) recentemente publicado no ACS Macro Letters (dx.doi.org/10.1021/acsmacrolett.7b00744), periódico da editora da American Chemical Society da área de Ciência de Polímeros e afins, cujo fator de impacto é de 6,185.
        “Considerando que a borracha natural esquenta bastante quando pressionada (mais de 20 graus acima da temperatura inicial) e esfria quando a pressão é aliviada (pelo menos 20 graus abaixo da temperatura inicial), podemos pensar em utilizá-la como um material refrigerante em um refrigerador”, diz Alexandre Magnus Gomes Carvalho, pesquisador do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) e autor correspondente do artigo.

Representação esquemática do ciclo barocalórico, baseado em processos de compressão confinada e descompressão. 

        A representação do ciclo barocalórico de um material sólido exibida acima dá uma ideia de como a borracha natural vulcanizada pode esfriar um sistema, retirando calor dele e liberando-o ao ambiente externo. No processo 1 do ciclo, comprime-se de forma rápida a borracha (representada pelos retângulos amarelos) e, em consequência, sua temperatura aumenta abruptamente (Tquente). No processo 2, a pressão sobre a borracha é mantida constante, mas sua temperatura se reduz ao liberar calor para o ambiente externo buscando o equilíbrio térmico. Vale lembrar que, na natureza, dois corpos ou sistemas com temperaturas diferentes tendem a buscar o equilíbrio térmico – estado em que as temperaturas de ambos se igualam. Esse equilíbrio é alcançado mediante a transferência de calor do sistema ou corpo mais quente para o mais frio. No processo 3 do ciclo, quando a borracha atinge sua temperatura inicial (Ti), alivia-se rapidamente a pressão, fazendo a temperatura da borracha diminuir abruptamente (Tfria). No processo 4, o ambiente externo transfere calor à borracha, novamente em busca do equilíbrio térmico. Quando a borracha atinge a temperatura inicial, o ciclo recomeça a partir de um novo processo de compressão.
        Para investigar o efeito barocalórico da borracha, Carvalho e os demais autores do artigo utilizaram amostras de borracha natural vulcanizada de cerca de 1 cm de diâmetro. Com elas, realizaram um estudo sistemático no qual foram variando a pressão exercida nas amostras e a temperatura inicial das mesmas, e medindo as variações de temperatura e entropia (ambas diretamente relacionadas à variação de calor de um sistema). Os experimentos foram realizados no Laboratório de Materiais i-Calóricos (LMiC), um dos laboratórios temáticos do LNLS, no CNPEM, cujo coordenador é Alexandre Carvalho.

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