Apresentação
Água: Ciências e Tecnologia é o tema da Feira de Ciências e Tecnologia do Colégio Bandeirantes, realizada por alunos da 2.a série do Ensino Médio e do 6.o e 7.o anos do Ensino Fundamental.
A poluição, o consumo inconsequente, as parcas alternativas sustentáveis para a geração de energia, as secas, enchentes e os ciclones constituem alguns dos mais graves problemas socioeconômicos que enfrentamos, a cada ano, de maneira mais agressiva.
A educação para o consumo consciente e responsável da água é uma necessidade urgente, atual e imprescindível para as gerações futuras. Aliado ao conhecimento, a tecnologia permite obter controle, rendimento e qualidade desse recurso natural. Tal associação serviu de base para o desenvolvimento dos trabalhos realizados pelos grupos de alunos participantes da Feira de Ciências.
O projeto foi elaborado em duas frentes paralelas. Os estudantes do 6.o e 7.o anos tiveram a oportunidade de iniciar o conhecimento cientifico, através de pesquisas e da introdução à metodologia científica. Os jovens do Ensino Médio criaram projetos inovadores, e tentaram, através das ciências e tecnologia, buscar soluções para os problemas levantados.
Acreditamos que todo aprendizado derivado desse processo de elaboração dos trabalhos seja um diferencial no compromisso com a preservação do meio ambiente.
Aprender é a única coisa de que a mente nunca se cansa,
nunca tem medo e nunca se arrepende.
Leonardo da Vinci
Resumos
Os resumos dos projetos apresentados pelos grupos participantes do Ensino Médio da “Feira de Ciências” revelam criatividade, empenho e ilustram a maturidade científica que estes estudantes estão construindo ao longo de suas vidas acadêmicas.
- Energia Geotérmica
Este trabalho tem como objetivos principais: estudar todos os aspectos que envolvem a Energia Geotérmica – que consiste em transformar o calor térmico da água subterrânea em energia elétrica; estudar o funcionamento de uma usina geotérmica, especialmente suas vantagens e desvantagens e seu impacto sobre o meio ambiente; tentar reproduzir em laboratório a geração de energia elétrica a partir de vapor de água e apresentar este assunto da forma mais didática possível ao público.
- Uso Racional e Eficiente da Água
Estima-se que na Terra haja cerca de 1,35 milhões de quilômetros cúbicos de água, no entanto, apenas 0,007% dessa água é doce e de fácil acesso para o consumo humano. Como a água está presente em quase todas atividades humanas, como agricultura, indústria, comércio, assim como na nossa vida pessoal e doméstica essa quantia não é suficiente para atender às necessidades humanas, especialmente devido ao crescimento demográfico.
Este projeto tem o objetivo de mostrar como utilizar água de forma racional. Para isto, foi medida a vazão de água em torneiras com e sem equipamentos inteligentes, isto é, as torneiras que contêm arejadores e restritores de água.
Além disso, o projeto procura demonstrar o uso eficiente da água, através de um aparelho que emite ondas sonoras com frequência superior a 20 mil Hz. As ondas sonoras com essa frequência são chamadas ultrassom. O encontro dessas ondas com um material dá origem ao fenômeno chamado cavitação, responsável pela limpeza de objetos, como joias, lentes, relógios, instrumentos odontológicos e cirúrgicos, peças industriais e equipamentos eletrônicos.
- O mundo invisível: desinfecção da água
Há locais no mundo que não dispõem de água geograficamente, e há outros que dispõem, mas não financeiramente da água para consumo. Dessa forma, em tais lugares, por exemplo, os países pobres, o governo não pode financiar tratamento e distribuição de água de qualidade de forma igualitária entre a população e, por este motivo, a muitas pessoas resta apenas consumir água sem tratamento, por isso, geralmente contaminada. Como consequência, há infecções graves, principalmente em crianças, por doenças como a colite hemorrágica, causada pela bactéria Escherichia coli. Em nosso trabalho, pesquisamos métodos de baixo custo para realizar a desinfecção da água, o que poderia ajudar essas comunidades carentes a terem pelo menos condições mínimas de saneamento básico.
Experimentamos três técnicas de desinfecção da água, a fim de verificar a eficácia de cada uma: a fervura, a cloração e a técnica SODIS, que consiste na desinfecção solar da água. Isolamos a água “tratada” em um teste específico para detectar coliformes totais e o E. coli.
Durante nossa apresentação, mostraremos os resultados das três técnicas.
- Estação de tratamento de água automatizada
Devido à escassez de água potável no mundo, tem-se atualmente como prioridade o desenvolvimento de técnicas e processos de tratamento que viabilizem físico-quimicamente a transformação de água de má qualidade em água apropriada para o consumo.
O objetivo deste trabalho é construir uma maquete automatizada que represente uma estação de tratamento de água, contendo todas as etapas principais: captação de água imprópria para o consumo, adição de produtos químicos, floculação (formação de flocos mais densos que a água que se sedimentam), decantação e filtração. Espera-se que, com a construção da maquete seja possível observar e compreender o processo de tratamento de água de má qualidade.
- Cultivo Sustentável de Alimentos
Um dos aspectos mais relevantes do uso sustentável da água está diretamente relacionado à produção de alimentos. O cultivo tradicional de alimentos é caracterizado pelo desperdício de grandes quantidades de água e pela contaminação de lençóis freáticos, leitos de rios e lagos. Com o objetivo de diminuir os gastos, tornando o cultivo de alimentos sustentável, diversas técnicas foram desenvolvidas, entre elas, a hidroponia e a aeroponia. A aeroponia, técnica mais moderna e criada pela NASA para uso em estações espaciais, baseia-se no cultivo em um ambiente de névoa rica em nutrientes e livre de solo e meios agregados. O objetivo deste projeto é verificar o quão viável e sustentável é a técnica de aeroponia. Para isso, criou-se uma estrutura constituída por uma caixa, uma tampa de madeira com seis receptáculos para conter os vasos que abrigariam amostras de feijão em desenvolvimento, e um umidificador acoplado, responsável por nebulizar a solução nutritiva que alimenta as raízes do vegetal. Foram testadas e monitoradas algumas espécies vegetais em meio aeropônico e tradicional, ou seja, terra, comparando-se os resultados desde a germinação até o desenvolvimento. Com este projeto, verificou-se que o cultivo aeropônico é viável, pois gasta menos água do que aquele desenvolvido em solo e que os vegetais que crescem por aeroponia apresentam-se mais verdes e com raízes mais longas e desenvolvidas, além de mais limpas, do que os vegetais que são tradicionalmente cultivados. Assim, confirmou-se a viabilidade e a sustentabilidade do cultivo aeropônico.
- Ciclones e as Construções seguras
O objetivo deste projeto é explicar de forma sucinta a formação e o funcionamento dos diferentes tipos de ciclones. Para demonstrar o funcionamento de um tornado, um dos tipos de ciclones, realizamos simulações utilizando um béquer contendo água em um misturador utilizado no Laboratório de Química. Além disto, foi construída uma maquete que reproduz o edifício Taipei 101, uma das construções mais seguras em relação à resistência à força destruidora de furacões. Para isso, foram utilizadas caixas de comida chinesa revestidas de jornal e cola. Além da semelhança estrutural do edifício, utilizou-se massa de biscuit para reproduzir o amortecedor central que garante ao Taipei 101 estabilidade em caso de ocorrência de fortes ventos.
Acreditamos que essas demonstrações podem oferecer ao público da Feira de Ciências uma explicação de fácil compreensão da formação de diferentes tipos de ciclones.
- Água no Corpo Humano
O objetivo principal deste trabalho é o de analisar por meio de pesquisas científicas e de experimentos de laboratório a relação existente entre a água e o corpo humano, além de estudar algumas funções desse líquido nos principais órgãos. A partir dos resultados obtidos, tentou-se desvendar alguns mitos e sugerir respostas adequadas às perguntas mais frequentes relacionadas a esse tema. Um exemplo de mito desvendado pelo grupo foi o de que o isotônico industrializado não é o líquido que hidrata mais, como muitos acreditam. Na verdade, pela concentração de íons livres, pôde-se observar que a água de coco é a bebida que mais repõe os sais minerais perdidos durante um exercício físico.
- Correntes Marítimas como Fonte de Energia
Um dos principais desafios do homem na atualidade é conseguir conciliar a geração de energia elétrica com métodos eficientes, baratos e principalmente que não provoquem danos ao meio ambiente.
A energia proveniente dos oceanos, apesar de atender a tais necessidades, não é muito explorada por motivos tecnológicos ou políticos, entretanto muitos países litorâneos e desenvolvidos que não têm rios volumosos ou combustíveis fósseis já estão usando o mar como fonte de energia.
Este projeto tem como objetivo mostrar o funcionamento das usinas que geram energia elétrica por meio de correntes marítimas e demonstrar que é possível conciliar evolução tecnológica e produção de energia sem prejudicar o meio ambiente. Para isso, foi construída uma maquete baseada nessas usinas, como as já existentes na Irlanda do Norte, que usam a grande massa de água dos oceanos e a velocidade das correntes marítimas para colocar em funcionamento uma turbina acoplada ao gerador de energia, abrangendo assim a parte que envolve desde o movimento dessas correntes até sua distribuição.
- Rins: funções, importância, doenças e tratamentos
O objetivo deste projeto é pesquisar o funcionamento renal e os problemas que causam a Insuficiência Renal Crônica e Aguda, assim como os tratamentos para essa doença, conhecidos como Terapias Renais Substitutivas (TRS). As terapias consistem em diálise peritoneal, hemodiálise e transplante. Para estudarmos os princípios e a eficácia da diálise peritoneal, suas vantagens e desvantagens, elaboramos um experimento simples empregando um tubo de diálise feito de uma membrana semipermeável, a qual permite, por meio de osmose e difusão, que o excesso de água e de sal seja removido, sem que se percam as proteínas. Deste modo podemos simular a filtração renal, objetivo das TRS.
- Usina de Ondas
O crescimento das cidades litorâneas tem como consequência direta o aumento de demanda por energia elétrica. A obtenção desta energia adicional pela forma tradicional, ou seja, por meio de grandes usinas, sejam elas hidrelétricas ou termoelétricas, causa forte impacto ambiental assim como provoca problemas usuais relacionados à transmissão de energia elétrica em longas distâncias: como a vulnerabilidade do sistema ocasionado por intempéries; como o custo excessivo com manutenções e a pedra de energia elétrica pela resistência apresentada nos cabos. Este trabalho pretende mostrar que a construção de pequenas usinas locais baseadas na geração de energia elétrica a partir das ondas do mar produziria a energia elétrica adicional necessária, sem os danos causados pelas grandes usinas. A viabilidade econômica dessa proposta é referendada pelo relatório “Future marine energy”*.
* Relatório da empresa Carbon Trust (Reino Unido) “Future marine energy”, de janeiro de 2006.
- Obtenção de água potável a partir de água do mar
Este trabalho tem o objetivo de testar a técnica de osmose reversa. Para isto, é necessário cumprir três etapas: coleta da água salgada, extração de resíduos e realização da osmose reversa. Na primeira etapa, recolhe-se a água do mar, que é armazenada num reservatório. Em seguida, é realizada a cloração, processo no qual o cloro é adicionado à água para a remoção de seus resíduos, e, logo após, retira-se o cloro para não danificar a membrana semipermeável, composta de material nanoporoso, a qual se encontra numa máquina própria para realização de tal objetivo. Por último, é aplicada uma determinada pressão mecânica que provoca a passagem da água salina através da membrana semipermeável, o que possibilita a obtenção da água potável.
- Processos Oxidativos Avançados (POA) no Tratamento de Efluentes Contaminados com Corantes
Os efluentes industriais nem sempre podem ser tratados por meio de métodos biológicos tradicionais. Para resolver tal problema, diversos métodos químicos foram desenvolvidos, como os Processos Oxidativos Avançados (POA), objetivo do nosso estudo. Esses métodos baseiam-se na geração de radicais hidroxilas (OH. ), os quais, por serem altamente reativos, são capazes de degradar as complexas moléculas dos corantes em substâncias mais simples e menos prejudiciais ao meio ambiente. Nosso trabalho envolveu o estudo de três sistemas de POA: reação de Fenton (Fe2+/H2O2), Foto-Fenton (Fe2+/H2O2/UV) e H2O2-UV, sendo que o sistema Foto-Fenton mostrou-se o mais eficiente, porque levou a maior percentual de degradação da matéria orgânica.
Projetos do 6.o ano do Ensino Fundamental
1. As incríveis moléculas da água
2. Do rio à nossa casa
3. O aquecimento global e a mudança do clima marinho
4. Manguezais
5. O Sal fazendo a fusão do gelo acelerar
6. Reaproveitamento da água da chuva
Projetos do 7.o ano do Ensino Fundamental
7. Reutilização da água
8. Evaporação da água do mar
9. Os mistérios da eletricidade: condução de energia na água com e sem sal
10. Armazenamento e reutilização da água da chuva.
11. Reutilização da água da Chuva.
12. Flutuação do gelo na água salgada.
13. Fontes alternativas de obtenção de água.
Projeto
Diretor de Tecnologia: Sérgio Américo Boggio.
Coordenadora de Ciências e laboratório de Biologia: Cristiana Assumpção
Coordenador de Química: José Ricardo Lemes de Almeida
Coordenadora de laboratório de Física: Marly Machado Campos
Professora de laboratório de Química: Denise Curi
Professora de Química: Elizabeth Pontes
Professor de Matemática: Fábio Cáceres:
Professor de laboratório de Química: Fábio Siqueira
Professor de Física: Flávio Campos
Professor de laboratório de Química: Lilian Siqueira
Professor de Ciências: Maria Lúcia Gukovas
Professor de Ciências: Marina Ferreira Schwarz
Professor de Ciências, Física e laboratório de Física: Marta Rabello
Professor de Física: Nelson Rabello
Professora de Matemática: Simone Tanaka
Professor de Ciências: Sonia Fonseca
Estagiária da Feira de Ciências do Ensino Fundamental: Hellen Avigo
Estagiária da Feira de Ciências do Ensino Médio: Isabela Padovani
Consultoria Científica
Coordenadora de laboratório de Química – Colégio Bandeirantes: Elisabete Rosa
Coordenadora de laboratório de Física – Colégio Bandeirantes: Heinz Hilermann
Coordenadora de laboratório de Biologia – Colégio Bandeirantes: Juvenal Schalch
Engenheiro Poli USP: Miguel Gukovas
Engenheiro Poli USP: Paulo Romero
Instituto de Química USP: Roberval Stefani
Engenharia Poli USP: Roseli Lopes
Jornalista Científico: Salvador Nogueira
Instituto de Química USP: Wanda Oliveira
Denis D. Tomás
Montagem
Gerente de Manutenção: Anatoli Anatolievich Lafaeff.
Equipe:
Edvaldo Aparecido Nogueira
José Benedito Antonio
Manoel da Cruz Lopes Bezerra
Mauricio Araujo
Nelson Fernando Avelino
Osvaldo dos Santos Moioli
Roberto Jum Kubota
Valdeci Batista dos Santos
Gerente de Automação: Marcos Di Bernardo
Equipe:
Adriano Batista Morais
Ivanildo da Silva Luna
Márcio Franco
Laércio Martins de Lima
Agradecimentos
Diretor Presidente: Mauro de Salles Aguiar.
Diretor de Tecnologia: Sérgio Américo Boggio.
Diretor Pedagógico: Pedro Fregoneze.
Departamento de Sistemas: Alexandre Cury, Fábio Massaru Gondo e
Paulo Ney Ferreira Vieira.
Gerente Administrativo: Gerson Thomazetti.
Gerente de Automação: Marcos Di Bernardo.
Departamento Cultural: Emerson Bento Pereira, Ricardo Aparecido P. Cayres A. Camargo, José Ricardo Birrer Filho e Vanessa Roberta Crepaldi.
Aquamare – Dr. Annibale Longhi
Hospital Samaritano – Equípe de Hemodiálise – Dr. Eudardo Alves Garcia
Gambro do Brasil Ltda. – Denise Barreto
Instituto de Química – USP – Prof. Dr. Renato Sanches Freire
Jornalista Científico – Salvador Nogueira
Centro de Treinamento Deca| Hydra – Eng. Felipe Fiaschi
SABESP – Ronaldo Gonçalvez
Agradecimento Institucional
Fundação CEU
Peraltas
Engenharia Química – Poli – USP
Instituto de Física USP
Instituto de Química USP
HIDROGOOD Horticultura moderna
3M Microbiologia – 3M do Brasil Ltda.
Gambro do Brasil Ltda
Grupo de Pesquisa em Química Verde e Ambiental (GPQVA) – Instituto de Química – USP
Parceiros da Natureza
