Engenharia

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

São processos naturais que reciclam elementos em diferentes formas químicas do meio ambiente para os organismos, e, depois, vice-versa. Água, carvão, oxigênio, nitrogênio, fósforo e outros elementos percorrem estes ciclos, unindo os componentes vivos e não-vivos da Terra.

Sendo a Terra um sistema dinâmico, em evolução, o movimento e a estocagem de seus materiais afetam todos os processos físicos, químicos e biológicos.

Um ciclo biogeoquímico é o movimento ou o ciclo de um determinado elemento ou elementos químicos através da atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera da Terra.

Os ciclos estão intimamente relacionados com processos geológicos, hidrológicos e biológicos. Como exemplo, pode-se lembrar que um modesto conhecimento sobre o ciclo geológico (aqui referido como um conjunto dos processos responsáveis pela formação e destruição dos materiais da Terra, subdividido em: ciclo hidrológico e ciclo das rochas) é valioso para o conhecimento e compreensão de nosso ambiente, que é intimamente relacionado aos processos físicos, químicos e biológicos. Por exemplo, para avaliar o impacto ambiental de um material perigoso, como a gasolina, que vazou para o subsolo, as propriedades químicas, físicas e biológicas do solo, rochas e água deveriam ser entendidas.

O ciclo de hidrogênio ocorre da seguinte forma:

O hidrogênio (geralmente extraido pelo processo da eletrólise da água) em forma liquida em reservatório é lançado em um filtro que é responsável por uma reação onde duas moléculas de hidrogênio se unem a uma de oxigênio formando assim uma molécula de água (H2O) que pode ser em forma liquida ou de vapor.

É desta reação que provém a energia utilizada nos motores, pois, o hidrogênio necessita de dois elétrons em sua última camada para se tornar estável.

Quando estes elementos se unem por meio de reação, são liberados elétrons que são mantidos livres e utilizados como energia para o motor.

CICLO DO FÓSFORO

P é um dos elementos essenciais à vida, é um nutriente limitante do crescimento de plantas, especialmente em ambientes aquáticos e, por outro lado, se presente em abundância causa sérios problemas ambientais. Se, por exemplo, grande quantidade de P, geralmente utilizado como fertilizante e em detergentes, entra em um lago (principalmente se este for o caso), esse nutriente pode causar aumento da população de bactérias e algas verdes (fotosssintéticas). Devido ao crescimento intenso, esses organismos podem cobrir toda a superfície do lago, inibindo a entrada de luz e provocando, conseqüentemente a morte de plantas que vivem abaixo da superfície. Quando as plantas subsuperficiais morrem, assim como as algas e bactérias superficiais, todas são consumidas por outras bactérias que usam o CO2 dissolvido no lago ao se alimentares. Se o nível de O2 tornar-se muito baixo, a vida aquática fica comprometida. Os peixes morrerão e desenvolver-se-ão bactérias anaeróbias

CICLO DO ENXOFRE

O ciclo é basicamente sedimentar embora possua uma fase gasosa. A principal forma de assimilação pelos produtores é como sulfato inorgânico. O processo biológico envolve microrganismos com funções específicas de redução e oxidação.

A assimilação é mineralizado em processo de decomposição. Entretanto, em condições anaeróbias, ocorre a redução a sulfetos, entre os quais o sulfeto de hidrogênio (h2S), composto letal à maioria dos seres humanos. Tanto no solo como na água, em condições aeróbias, ocorrerá a oxidação, passando à forma de enxofre elementar chegando a sulfato. Na presença de ferro (anaeróbia) forma sulfetos férricos e ferrosos, permitindo que o fósforo converta-se de insolúvel para solúvel, tornando-se mais utilizável.

O processo de queima de carvão e óleo combustível em indústrias e usinas interfere no ciclo, liberando dióxidos de enxofre, que tem potenciais danosos ao organismo, além de provocar, em certas situações, o que se denomina de “chuva ácida” e o Smog industrial.

CICLO DO NITROGÊNIO

A taxa de crescimento populacional implicou no aumento da produtividade agrícola para suprir o aumento da demanda por alimentos. O nitrogênio, e o fósforo, são fatores limitantes do crescimento dos vegetais, sendo portanto, utilizados na agricultura como fertilizantes. O nitrogênio desempenha um importante papel na constituição das moléculas de proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas, enzimas e hormônios, elementos vitais aos seres vivos.

Assim como o ciclo do carbono, o ciclo do nitrogênio é gasoso. Apesar dessa similaridades existem diferenças notáveis, como: i) a atmosfera é rica em nitrogênio (78%); ii) apenas seleto grupo de organismos conseguem utilizar o nitrogênio gasoso; iii) o envolvimento biológico do nitrogênio é muito mais extenso.

A principal forma de nutriente para os produtores são os nitratos (NO-3), que podem ser obtidos por bactérias fixadoras de nitrogênio e das descargas elétricas que ocorrem na atmosfera. No ciclo ocorrem quatro mecanismos importantes:

Fixação do nitrogênio: ocorre por meio dos chamados organismos simbióticos de vida livre e fotossintéticos. Entre os organismos, destaca-se a espécie Rhizobium em associação simbiótica (mutualismo) com raízes leguminosas. A importância desses organismos está na rotação de cultura de leguminosas uma alternativa ecológica ao uso dos fertilizantes nitrogenados sintéticos. A mais importante fixação é feita pela via biológica, sendo que os organismos