Exercícios e envelhecimento, 12.03.2010

Por Fábio Reynol

O tecido adiposo não é visto por especialistas apenas como um simples reservatório energético, mas também como um órgão endócrino, uma vez que secreta um número elevado de substâncias metabolicamente importantes.

Um novo estudo concluiu que a prática de exercícios físicos, mesmo que moderada, pode não só melhorar a composição corporal no processo de envelhecimento como também modular a ação endócrina do tecido adiposo.

Coordenado pela professora Cristina das Neves Borges Silva, na Universidade Cruzeiro do Sul, a pesquisa acompanhou 54 mulheres na capital paulista, entre janeiro de 2009 e janeiro de 2010. O trabalho teve apoio da FAPESP por meio da modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular.

As voluntárias foram divididas em quatro grupos. Um com mulheres na faixa de 20 anos de idade e outro na faixa de pouco mais de 50 anos, todas sedentárias. Os outros dois grupos também eram formados por mulheres jovens e de meia-idade de faixas etárias similares, só que todas praticantes de atividades físicas de baixa intensidade.

Por meio das diferenças em idade, a pesquisadora buscou avaliar os efeitos do tempo sobre o corpo. Ela destaca que o envelhecimento resulta em uma série de alterações hormonais, além de um aumento no volume do tecido adiposo e nas concentrações de substâncias como as citocinas, consideradas pró-inflamatórias, por mediarem processos de inflamação no organismo.

“Em idosos, as inflamações são causadoras de diversas patologias crônicas”, disse Cristina à Agência FAPESP. Por esse motivo, a atividade endócrina do tecido adiposo tem relação com a qualidade de vida dos indivíduos idosos.

No estudo, exames de sangue periódicos indicaram quais substâncias tinham concentrações alteradas pelo envelhecimento ou por exercícios físicos e quais se mantiveram independentes da influência desses fatores.

O grupo de meia-idade com treinamento físico apresentou redução no colesterol, enquanto o grupo sedentário de idade equivalente sofreu aumento na taxa de glicose.

A leptina, relacionada ao controle da massa corpórea, também foi encontrada em quantidades menores nos grupos que se exercitavam. “Quanto maior a massa corpórea, maior a concentração desse hormônio”, disse Cristina. Mais de 95% dessa substância encontra-se no tecido adiposo.

Sedentarismo e glicose

Além dos exames de sangue, o grupo de pesquisa colheu outros indicadores de saúde, como medições das circunferências de quadril, cintura e abdômen, além do índice de massa corporal (IMC) e da massa corporal gorda (MCG).

Para as mulheres mais velhas, os impactos da falta de exercício foram mais visíveis. O grupo apresentou aumentos de IMC, de MCG e das três medidas de circunferência.

Por outro lado, o grupo de mulheres de mesma faixa etária que se exercitou durante a pesquisa apresentou redução desses mesmos índices. “Foi interessante notar essas mudanças mesmo quando a atividade física se restringiu a apenas duas horas por semana”, afirmou Cristina.

O trabalho também identificou substâncias que não sofreram alterações motivadas pela idade nem pelos exercícios físicos. É o caso da adiponectina, que entre outras funções é responsável pela regulação da glicemia. O fator de necrose tumoral alfa (TNF-a), um dos principais mediadores da inflamação da pele e das mucosas, e a interleucina-6 (IL-6), que possui um importante papel na regulação no sistema imunológico, também não se alteraram.

“A pesquisa concluiu que o treinamento regular de baixa intensidade tem um papel regulatório importante sobre o metabolismo energético e sobre alguns marcadores inflamatórios e metabólicos”, disse Cristina. O que colocaria a atividade física como um importante fator de influência sobre a saúde dos idosos, especialmente em relação às patologias e problemas ocasionados pelas secreções hormonais.

Segundo a pesquisadora, os resultados da pesquisa se juntam aos de trabalhos anteriores que verificaram outros benefícios da atividade esportiva no envelhecimento, como a diminuição da mortalidade em geral, a redução da massa corporal por promover um balanço energético negativo, a melhora da composição corporal, a utilização de glicose e do perfil lipídico, o aumento da capacidade aeróbia e a diminuição da resistência vascular.

http://www.agencia.fapesp.br/materia/11886/exercicios-e-envelhecimento.htm

Geradoras de energia e de limpeza, 11.08.2010

Por Fabio Reynol, de São Pedro (SP)

Elas têm estruturas mais simples e se reproduzem em velocidades muito maiores do que as dos outros vegetais. Essas características colocam as microalgas e as pequenas plantas aquáticas da família das Lemnaceaes na fronteira das pesquisas sobre novas fontes de biocombustíveis.

Especialistas nessas duas matérias-primas apresentaram resultados de seus estudos no 2º Congresso Pan-Americano sobre Plantas e Bioenergia, que termina nesta quarta-feira (11/8), em São Pedro (SP).

O caráter sustentável da produção de algas, que têm grande capacidade de absorver dióxido de carbono (CO2), foi ressaltado por Richard Sayre, diretor do Instituto Erac para Combustíveis Renováveis, em Saint Louis, Estados Unidos. Mantido pela iniciativa privada, o Erac é um dos maiores centros mundiais de pesquisas em plantas, reunindo 170 pesquisadores e 95 PhDs.

Sayre apontou a importância de se investir em fontes renováveis de energia que forneçam combustível em forma de óleo, como é o caso das algas. “A gasolina pode ser substituída por etanol, porém outros combustíveis e produtos derivados de petróleo dependem de matérias-primas baseadas em óleo”, afirmou.

Por esse motivo, somente metade do petróleo usado no mundo poderia ser substituído por etanol. Além disso, o óleo, segundo o pesquisador, contém o dobro da densidade energética do etanol.

Ao se comparar fontes de biodiesel, as algas também apresentam uma produtividade muito superior às das demais matérias-primas, segundo Sayre. No estudo do Erac, as algas produziram 58.700 litros de óleo por hectare de cultivo, contra 5.950 litros de óleo de palma, a segunda colocada.

“Essa é uma estimativa modesta, que considera a extração de 30% de óleo da biomassa, mas podemos extrair até 70% elevando a produtividade para 136.900 litros de óleo por hectare”, afirmou.

Além disso, as algas não possuem tecidos heterogêneos, como folhas, galhos e raízes, o que facilita um dos maiores obstáculos da obtenção dos biocombustíveis de plantas: a quebra da parede celular.

Outra vantagem apontada pelo pesquisador é o alto teor de óleo das células das algas, que podem apresentar até 50% de lipídios não polares, mais fáceis de serem quebrados, e possuem de 10% a 45% mais energia do que as matérias-primas obtidas de carboidratos.

O especialista norte-americano propõe também que as algas sejam aplicadas na solução de outro problema das grandes cidades: o tratamento de esgoto. Algas capazes de decompor matéria orgânica poderiam ser cultivadas em estações de tratamento. Além da limpeza da água, o cultivo produziria biodiesel e absorveria uma boa parte do CO2 da atmosfera.

No exemplo de Sayre, o tratamento de esgoto de uma cidade como Nova York produziria 10 milhões de litros de biodiesel de algas por ano e absorveria 40% do CO2 emitido por uma termelétrica de 200 MWh movida a carvão. “Também haveria ganhos adicionais com a produção de metano e de produtos para ração animal”, completou.

O desafio da equipe do Erac está em desenvolver melhorias genéticas a fim de aprimorar a conversão de energia solar no interior das células. Essa conversão depende do tamanho de estruturas chamadas de complexo LHCII. Por serem muito grandes, essas estruturas recebem mais energia do que conseguem processar e o excedente (cerca de 60%) acaba sendo desperdiçado.

A viabilidade econômica da produção de biodiesel de algas foi conquistada ao longo dos anos graças aos avanços obtidos em pesquisa. “Hoje, conseguimos produzir biodiesel de algas ao custo de US$ 2 por galão, sem subsídio algum do governo. Há três anos, esse mesmo galão custava US$ 100”, comparou.

Lentilhas d’água

A menor planta do mundo capaz de produzir flores é outra fonte promissora de biocombustível, de acordo com o professor Eric Lam, do Departamento de Biologia e Patologia Vegetal da Universidade do Estado de New Jersey – Rutgers, nos Estados Unidos.

Conhecidas no Brasil como lentilhas d’água, as plantas da família Lemnaceae são capazes de se reproduzir sobre água doce ou salobra. São cinco gêneros e 40 espécies conhecidas que se espalham em regime perene por praticamente todo o planeta, com exceção das regiões desérticas e polares.

Nos Estados Unidos, elas são chamadas de duckweeds (“erva de pato”), por servirem de alimento às aves aquáticas que aproveitam as estruturas ricas em gordura, proteínas e amido da planta.

Assim como as algas, as lentilhas d’água se reproduzem com velocidade muito maior que a dos demais vegetais. “Os exemplares da espécie Wolffia microscopica dobram de quantidade a cada 30 horas”, disse Lam.

Essa proliferação se deve ao fato de as Lemnaceaes se propagarem principalmente de maneira assexuada, produzindo clones genéticos. Outra diferença é que essas plantas aquáticas são extremamente pobres em lignina, macromolécula responsável pela defesa imunológica, pelo transporte de água e nutrientes e, especialmente, pela estrutura física da planta, conferindo-lhe suporte mecânico.

Lam especula que a pouca concentração de lignina nas lentilhas d’água seria um fruto da adaptação desses vegetais ao habitat aquático, no qual não seria necessária igual rigidez.

A baixa presença de lignina é uma considerável vantagem na fabricação de biocombustível, pois quebrar essa molécula tem sido um dos maiores desafios da pesquisa em combustíveis de origem vegetal.

De maneira similar às algas, as Lemnaceaes têm a capacidade de recuperar águas contaminadas, uma vez que reduzem coliformes, absorvem metais pesados e consomem parcelas consideráveis de nitrogênio e fósforo. Elas também têm um papel importante no ecossistema ao estimular a presença de anfíbios e de outros animais aquáticos.

Em uma experiência realizada em uma fazenda de porcos nos Estados Unidos, o professor Jay Cheng, da Universidade do Estado da Carolina do Norte, conseguiu em 12 dias eliminar completamente altas concentrações de nitrogênio e potássio que a criação emitia no lago da fazenda apenas com aplicação de lentilhas d’água.

O mesmo experimento utilizou as plantas na produção de combustível e obteve uma produtividade cinco vezes maior por unidade de área cultivada em comparação com o etanol obtido do milho.

A planta ainda pode ser obtida em regiões em que ela se prolifera como invasora. Lam apresentou dois exemplos, um no lago Maracaibo, na Venezuela, e outro em Nova Jersey, nos Estados Unidos. Em ambos, as Lemnaceaes ocuparam quase toda a superfície dos lagos, prejudicando o ecossistema.

“As autoridades locais vão adorar se você se dispuser a retirar essas plantas dos lagos. É uma fonte abundante e gratuita para o produtor de biocombustível”, disse Lam.

Segundo ele, algas e Lemnaceaes são fontes por excelência de biocombustível, pois, além de recuperar águas contaminadas e absorver CO2, elas não competem por terras agriculturáveis nem com a produção de alimentos como milho e soja.

http://www.agencia.fapesp.br/materia/12608/geradoras-de-energia-e-de-limpeza.htm

Energia das plantas

10.08.2010
Por Fabio Reynol, de São Pedro (SP)

O Brasil deixa no campo até 45 toneladas de galhos e cascas de eucalipto por hectare plantado. Cerca de 5% dessa biomassa se refere a diferentes tipos de açúcares, como frutose, sacarose, glicose e galactose, que poderiam ser transformados em álcool por meio de processos de fermentação.

Com cerca de 4,5 milhões de hectares de eucaliptos plantados no Brasil, o ganho promovido por tal utilização seria muito significativo. Os dados fazem parte da pequisa de Carlos Labate, professor da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz da Universidade de São Paulo (Esalq-USP), e foram apresentados no 2º Congresso Pan-Americano sobre Plantas e Bioenergia, iniciado domingo (8/8), em São Pedro (SP).

Além da casca de eucalipto, milho, cana-de-açúcar, algas, soja e muitas outras fontes de biocombustível estão no centro das discussões do evento que reúne pesquisadores em química, genética, ecologia e fisiologia, entre outras disciplinas.

“O objetivo do encontro é reunir especialistas em diversas áreas de pesquisa sobre energia a partir de plantas, a fim de construirmos um quadro amplo das diversas questões envolvidas”, disse Marcos Buckeridge, professor do Instituto de Biologia da Universidade de São Paulo e coordenador do evento, à Agência FAPESP.

“Conseguimos reunir, no simpósio, alguns dos principais pesquisadores no mundo nessas áreas”, disse Buckeridge, que é membro da coordenação do programa BIOEN-FAPESP e diretor científico do Laboratório Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE), em Campinas (SP).

A apresentação de abertura foi feita pelo fisiologista Paul Moore, do Hawaii Agricultural Research Center (Estados Unidos), que discorreu sobre a importância e as perspectivas da cultura da cana-de-açúcar para a produção de bioenergia de maneira sustentável ao ambiente.

Moore considera a cana-de-açúcar estratégica para os Estados Unidos conseguirem cumprir as metas assumidas em 2007 de produzir 36 bilhões de galões de combustível a partir de fontes renováveis até o ano de 2022. “Para atingir esse número, a produção [dos biocombustíveis] terá que acelerar e bem rápido”, alertou.

Como solução, o pesquisador propõe o desenvolvimento de novas variedades da planta a partir de cruzamentos entre diferentes famílias. O objetivo seria transformar por hibridização a atual cana-de-açúcar em “cana-de-energia”, um cultivar que teria menores teores de água e de açúcar em troca de fibras mais longas e em maior quantidade.

“As fibras são fundamentais para a chamada segunda geração do etanol, obtido a partir das fibras de celulose. A quantidade de açúcar não é importante nesse caso”, afirmou.

O maior desafio para a produção norte-americana é desenvolver uma espécie de cana-de-açúcar resistente ao frio. A mais cultivada no mundo, a Saccharum officinarum, é tropical e não suporta baixas temperaturas, por isso os países sul-americanos e os africanos são os mais adequados para produzi-la. Nos Estados Unidos, somente o extremo sul do país, que compreende uma pequena parte dos estados da Flórida e do Texas, é capaz de manter plantações.

Moore sugere cruzamentos entre a Saccharum officinarum com cultivares do gênero Miscanthus, uma gramínea que resiste a invernos rigorosos e é encontrada até na mais fria região da Columbia Britânica, no Canadá.

“A espécie híbrida poderia avançar para o norte ocupando primeiro o meio dos Estados Unidos, chegando em uma segunda etapa até o norte do país, que é mais frio”, disse.

O cientista ressalvou os problemas inerentes de novas espécies. “Elas terão comportamento imprevisível e não conhecemos seus efeitos sobre os insetos e sobre as doenças dos vegetais. Não podemos aumentar a produção de biocombustível se ela for ambientalmente insustentável”, disse.

Produção mais eficiente

Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da FAPESP, falou no congresso sobre a história do etanol brasileiro desde a introdução da cana-de-açúcar no país, no século 16, passando pelo programa Proálcool, na década de 1970, em meio à crise do petróleo na época.

“O Brasil começou a utilizar o etanol por necessidade. O país, que gastava, em 1974, US$ 750 milhões em importações de petróleo, passou a pagar mais de US$ 4 bilhões no ano seguinte”, disse.

Brito Cruz destacou que o Estado de São Paulo responde por dois terços da produção nacional atual do combustível, daí a importância de iniciativas como o Programa BIOEN-FAPESP.

Entre os desafios para a pesquisa brasileira nesse setor, Brito Cruz ressaltou o aumento da eficiência dos processos para produção de biocombustível, com a utilização de menos água, menos energia gasta e sem precisar aumentar a área cultivada.

A grande diversidade genética do milho foi tratada por Steve Moose, da Universidade de Illinois (Estados Unidos). Os estudos do cientista indicaram que o milho tem grande capacidade de maximizar a aplicação de nitrogênio, apresentando alta produção em troca de menores doses do macronutriente.

Segundo Mosse, o milho é um bom produtor de açúcares que podem ser convertidos em etanol. Além disso, a planta apresenta grandes oportunidades de melhoria genética e conta com práticas agrícolas bem estabelecidas e conhecidas dos produtores no país, o que facilitaria a produção e a introdução de novas espécies.

O professor Paulo Sergio Graziano Magalhães, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), apresentou no encontro o livro Bioetanol de Cana-de-açúcar.

A obra, que será lançada em breve, reúne trabalhos de 139 especialistas, que vão desde desenvolvimento genético e técnicas agrícolas, passando pelas relações de trabalho no campo até políticas públicas envolvidas no desenvolvimento do setor.

Sob a organização geral de Luiz Augusto Barbosa Cortez, professor da Unicamp e coordenador adjunto de Programas Especiais da FAPESP, o livro é dividido em 76 capítulos. Com 992 páginas, estará disponível em português e inglês.

Mais informações sobre o livro Bioetanol de Cana-de-açúcar: http://www.blucher.com.br/livro.asp?Codlivro=05319

http://www.agencia.fapesp.br/materia/12602/energia-das-plantas.htm

Placa cerâmica embutida no asfalto produz energia

por Fábio Reynol

Ao passar sobre uma placa cerâmica embutida no asfalto veículos estimulam o material e produzem energia. Essa, por sua vez, alimenta a iluminação de placas e dos semáforos da própria rua ou estrada.

Essa é apenas uma das possíveis aplicações de uma pesquisa feita na Universidade Estadual Paulista (Unesp) que visa ao desenvolvimento de um sistema de aproveitamento da energia piezoelétrica, isto é, gerada por pressão.

O trabalho, que tem apoio da FAPESP por meio da modalidade Auxílio à Pesquisa – Regular, começou com o professor Walter Katsumi Sakamoto, do Departamento de Física e Química da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, que utilizou sua experiência na construção de sensores de radiação e de umidade de solo para elaborar dispositivos piezoelétricos.

Essas tecnologias têm em comum a utilização de compósitos cerâmicos nanométricos em formato de filmes. O pesquisador costumava importar alguns desses materiais, como o polifluoreto de vinilideno (PVDF), o poliéter-éter-cetona (PEEK) e o titanato zirconato de chumbo (PZT).

No entanto, para desenvolver o sensor piezoelétrico, decidiu encontrar similares nacionais. Foi quando convidou a professora Maria Aparecida Zaghete Bertochi, do Departamento de Química Tecnológica da Unesp, em Araraquara, a participar do trabalho.

“O desafio foi desenvolver um material que apresentasse boa dispersão no polímero e, para isso, precisávamos encontrar o tamanho e a dispersão ideal das partículas”, disse Maria Aparecida à Agência FAPESP. Bons resultados foram obtidos pela produção de nanopartículas de PZT preparadas por processo químico.

A fim de obter o material, o grupo de Araraquara desenvolveu um novo método de síntese para a cerâmica. O convencional, chamado de mistura de óxidos, exige altas temperaturas, além da submissão do material a um processo de moagem. Os pesquisadores conseguiram dispensar o tratamento térmico e a dispersão em meio aquoso e obtiveram o PZT a temperaturas de 180ºC. “Nosso método também promove menor contaminação ambiental por chumbo”, disse.

Já o compósito desenvolvido com a matriz PEEK suportou temperaturas de até 360º C e a nanocerâmica ficou bem dispersa, formando um filme compósito bastante homogêneo. O filme não precisa ficar na superfície do solo, o que torna o material apto a ser aplicado em condições severas. Os pesquisadores estimam que o dispositivo se manteria operante mesmo sob temperaturas inferiores a 0º C e sob água, como no caso de uma enchente, por exemplo.

Para gerar energia, o equipamento necessita de pressão intermitente, que seria exercida pela passagem dos pneus dos veículos. Essa força provoca uma deformação mecânica no material, que produz energia elétrica.

Sakamoto colocou o novo compósito entre duas placas de acrílico. O material gerou energia toda vez que uma das placas foi apertada manualmente, o que foi comprovado com o acendimento de um LED (diodo emissor de luz) conectado ao dispositivo.

Passos que iluminam

“Essa tecnologia poderá gerar energia em áreas movimentadas e não somente a partir da passagem de carros, mas também de pessoas a pé”, explicou Sakamoto.

Segundo ele, shopping centers poderiam utilizar pisos especiais que transformassem os passos dos frequentadores em energia para iluminar os corredores. Algumas estações de metrô no Japão já utilizam pisos desse tipo.

O advento recente das lâmpadas LED, que consomem bem menos energia do que as fluorescentes e incandescentes, deverá, segundo Sakamoto, ajudar a impulsionar o uso da tecnologia piezoelétrica. “Sem contar o ganho ambiental por se produzir uma energia limpa”, salientou.

“Dentro do próprio automóvel, poderíamos instalar geradores piezoelétricos que se alimentariam dos movimentos dos amortecedores, do giro dos pneus e de outras peças móveis”, estima. A fonte alternativa pouparia o motor do carro, atualmente o responsável pela alimentação de seu sistema elétrico.

As aplicações são inúmeras. Um exemplo seria o uso de compósitos em solas de sapatos, capazes de gerar energia suficiente para alimentar aparelhos celulares e outros eletrônicos portáteis enquanto seus usuários caminham.

Outro emprego da tecnologia piezoelétrica estaria na inspeção estrutural de materiais como, por exemplo, os usados na fuselagem de aeronaves. Sakamoto averiguou que o compósito foi bem-sucedido na detecção de microtrincas em placas de fibra de carbono presente nos aviões. Ao colar o filme compósito na superfície da placa, a presença de trincas é detectada. Isso ocorre porque as fissuras emitem sinais conhecidos como ondas de Lamb. Nesse caso, o PZT percebe a interferência e gera um sinal que pode ser lido em um osciloscópio.

Entre outras possíveis aplicações desses sensores também estão a detecção de vazamentos de raios X em clínicas e hospitais e a produção de implantes capazes de estimular o crescimento ósseo guiado, o que seria muito útil em tratamentos ortopédicos e implantes dentários.

O grupo de pesquisa tenta agora o desenvolvimento de matrizes poliméricas mais moles, semelhantes à borracha. “Em teoria, quanto maior a deformação do compósito, maior é o sinal gerado”, explicou o professor da Unesp.

Os pesquisadores procuram parceiros que se interessem em investigar novos capacitores que consigam armazenar uma quantidade maior de energia do que os modelos atuais. A nova geração desses dispositivos, apelidados de supercapacitores, é alvo das pesquisas desse tipo de energia.

Sakamoto aponta que a resposta para esse obstáculo estará mais uma vez na nanotecnologia. “O desafio será desenvolver outro nanomaterial com a propriedade primordial de acumular grande quantidade de energia em um tamanho reduzido”, disse.

http://www.agencia.fapesp.br/materia/12013/passagem-iluminada.htm

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