Nanofluids development and characterization for heat exchanging intensification

A desmaterialização da economia é um dos caminhos para a promoção do desenvolvimento sustentável na medida em que elimina ou reduz a utilização de recursos naturais, fazendo mais com menos. A intensificação dos processos tecnológicos é uma forma de desmaterializar a economia. Sistemas mais compactos e mais eficientes consomem menos recursos. No caso concreto dos sistemas envolvendo processo de troca de calor, a intensificação resulta na redução da área de permuta e da quantidade de fluido de trabalho, o que para além de outra vantagem que possa apresentar decorrentes da miniaturização, é um contributo inegável para a sustentabilidade da sociedade através do desenvolvimento científico e tecnológico. O desenvolvimento de nanofluidos surge no sentido de dar resposta a estes tipo de desafios da sociedade moderna, contribuindo para a inovação de produtos e sistemas, dando resposta a problemas colocados ao nível das ciências de base. A literatura é unânime na identificação do seu potencial como fluidos de permuta, dada a sua elevada condutividade, no entanto a falta de rigor subjacente às técnicas de preparação dos mesmos, assim como de um conhecimento sistemático das suas propriedades físicas suportado por modelos físico-matemáticos devidamente validados levam a que a operacionalização industrial esteja longe de ser concretizável. Neste trabalho, estudou-se de forma sistemática a condutividade térmica de nanofluidos de base aquosa aditivados com nanotubos de carbono, tendo em vista a identificação dos mecanismos físicos responsáveis pela condução de calor no fluido e o desenvolvimento de um modelo geral que permita com segurança determinar esta propriedade com o rigor requerido ao nível da engenharia. Para o efeito apresentam-se métodos para uma preparação rigorosa e reprodutível deste tipo de nanofluido assim como das metodologias consideradas mais importantes para a aferição da sua estabilidade, assegurando deste modo o rigor da técnica da sua produção. A estabilidade coloidal é estabelecida de forma rigorosa tendo em conta parâmetros quantificáveis como a ausência de aglomeração, a separação de fases e a deterioração da morfologia das nanopartículas. Uma vez assegurado o método de preparação dos nanofluídos, realizou-se uma análise paramétrica conducente a uma base de dados obtidos experimentalmente que inclui a visão central e globalizante da influência relativa dos diferentes fatores de controlo com impacto nas propriedades termofísicas. De entre as propriedades termofísicas, este estudo deu particular ênfase à condutividade térmica, sendo os fatores de controlo selecionados os seguintes: fluido base, temperatura, tamanho da partícula e concentração de nanopartículas. Experimentalmente, verificou-se que de entre os fatores de controlo estudados, os que maior influência detêm sobre a condutividade térmica do nanofluido, são o tamanho e concentração das nanopartículas. Com a segurança conferida por uma base de dados sólida e com o conhecimento acerca da contribuição relativa de cada fator de controlo no processo de transferência de calor, desenvolveu-se e validou-se um modelo físico-matemático com um caracter generalista, que permitirá determinar com segurança a condutividade térmica de nanofluidos.

Development and characterization of Poly(L-lactic acid) (PLLA) platforms for bone tissue engineering

The development of scaffolds based on biomaterials is a promising strategy for Tissue Engineering and cellular regeneration. This work focuses on Bone Tissue Engineering, the aim is to develop electrically tailored biomaterials with different crystalline and electric features, and study their impacts onto cell biological behavior, so as to predict the materials output in the enhancement of bone tissue regeneration. It is accepted that bone exhibits piezoelectricity, a property that has been proved to be involved in bone growth/repair mechanism regulation. In addition electrical stimulations have been proved to influence bone growth and repair. Piezoelectric materials are therefore widely investigated for a potential use in bone tissue engineering. The main goal is the development of novel strategies to produce and employ piezoelectric biomaterials, with detailed knowledge of mechanisms involved in cell-material interaction. In the current work, poly (L-lactic) acid (PLLA), a synthetic semi-crystalline polymer, exhibiting biodegradibility, biocompatibility and piezoelectricity is studied and proposed as a promoter of enhanced tissue regeneration. PLLA has already been approved for implantation in human body by the Food and Drug Administration (FDA), and at the moment it is being used in several clinical strategies. The present study consists of first preparing films with different degrees of crystallinity and characterizing these PLLA films, in terms of surface and structural properties, and subsequently assessing the behavior of cells in terms of viability, proliferation, morphology and mineralization for each PLLA configuration. PLLA films were prepared using the solvent cast technique and submitted to different thermal treatments in order to obtain different degrees of crystallinity. Those platforms were then electrically poled, positively and negatively, by corona discharge in order to tailor their electrical properties. The cellular assays were conducted by using two different osteoblast cell lines grown directly onto the PLLA films:Human osteoblast Hob, a primary cell culture and Human osteosarcoma MG-63 cell line. This thesis gives also a comprehensive introduction to the area of Bone Tissue Engineering and provides a review of the work done in this field in the past until today, in that same field, including the one related with bone’s piezoelectricity. Then the experimental part deals with the effects of the crystallinity degrees and of the polarization in terms of surface properties and cellular bio assays. Three different degrees of crystallinity, and three different polarization conditions were prepared; which results in 9 different configurations under investigation.

Between Bacchus and Dionysus: European Union policies on rural development: the cases of Nemea and Basto wine regions

A actividade vitivinícola possui um conjunto diverso de características presentes no solo, território e comunidade que fazem parte do património cultural de uma determinada região. Quando a tradição se traduz num conceito como terroir que é formado por características territoriais, sociais e culturais de uma região rural, o vinho apresenta uma “assinatura” que se escreve “naturalmente” no paladar regionalmente identificado. Os vinhos da Região de Nemea, na Grécia e de Basto (Região dos Vinhos Verdes) em Portugal, estão ambos sob a proteção dos regulamentos das Denominações de Origem. No entanto, apesar de ambos serem regulados por sistemas institucionais de certificação e controlo de qualidade, afigura-se a necessidade de questionar se o património cultural e a identidade territorial específica, “impressa” em ambos os terroirs, pode ser protegida num sentido mais abrangente do que apenas origem e qualidade. Em Nemea, a discussão entre os produtores diz respeito ao estabelecimento de sub-zonas, isto é incluir na regulação PDO uma diferente categorização territorial com base no terroir. Ou seja, para além de estar presente no rótulo a designação PDO, as garrafas incluirão ainda informação certificada sobre a área específica (dentro do mesmo terroir) onde o vinho foi produzido. A acontecer resultaria em diferentes status de qualidade de acordo com as diferentes aldeias de Nemea onde as vinhas estão localizadas. O que teria possíveis impactos no valor das propriedades e no uso dos solos. Para além disso, a não participação da Cooperativa de Nemea na SON (a associação local de produtores de vinho) e como tal na discussão principal sobre as mudanças e os desafios sobre o terroir de Nemea constitui um problema no sector vitivinícola de Nemea. Em primeiro lugar estabelece uma relação de não-comunicação entre os dois mais importantes agentes desse sector – as companhias vinícolas e a Cooperativa. Em segundo lugar porque constituiu uma possibilidade real, não só para os viticultores ficarem arredados dessa discussão, como também (porque não representados pela cooperativa) ficar impossibilitado um consenso sobre as mudanças discutidas. Isto poderá criar um ‘clima’ de desconfiança levando a discussão para ‘arenas’ deslocalizadas e como tal para decisões ‘desterritorializadas’ Em Basto, há vários produtores que começaram a vender a sua produção para distribuidoras localizadas externamente à sub-região de Basto, mas dentro da Região dos Vinhos Verdes, uma vez que essas companhias tem um melhor estatuto nacional e internacional e uma melhor rede de exportações. Isto está ainda relacionado com uma competição por uma melhor rede de contactos e status mais forte, tornando as discussões sobre estratégias comuns para o desenvolvimento rural e regional de Basto mais difícil de acontecer (sobre isto a palavra impossível foi constantemente usada durante as entrevistas com os produtores de vinho). A relação predominante entre produtores é caracterizada por relações individualistas. Contudo foi observado que essas posições são ainda caracterizadas por uma desconfiança no interior da rede interprofissional local: conflitos para conseguir os mesmos potenciais clientes; comprar uvas a viticultores com melhor rácio qualidade/preço; estratégias individuais para conseguir um melhor status político na relação com a Comissão dos Vinhos Verdes. Para além disso a inexistência de uma activa intermediação institucional (autoridades municipais e a Comissão de Vinho Verde), a inexistência entre os produtores de Basto de uma associação ou mesmo a inexistência de uma cooperativa local tem levado a região de Basto a uma posição de subpromoção nas estratégias de promoção do Vinho Verde em comparação com outras sub-regiões. É também evidente pelos resultados que as mudanças no sector vitivinícolas na região de Basto têm sido estimuladas de fora da região (em resposta também às necessidades dos mercados internacionais) e raramente de dentro – mais uma vez, ‘arenas’ não localizadas e como tal decisões desterritorializadas. Nesse sentido, toda essa discussão e planeamento estratégico, terão um papel vital na preservação da identidade localizada do terroir perante os riscos de descaracterização e desterritorialização. Em suma, para ambos os casos, um dos maiores desafios parece ser como preservar o terroir vitivinícola e como tal o seu carácter e identidade local, quando a rede interprofissional em ambas as regiões se caracteriza, tanto por relações não-consensuais em Nemea como pelo modus operandi de isolamento sem comunicação em Basto. Como tal há uma necessidade de envolvimento entre os diversos agentes e as autoridades locais no sentido de uma rede localizada de governança. Assim sendo, em ambas as regiões, a existência dessa rede é essencial para prevenir os efeitos negativos na identidade do produto e na sua produção. Uma estratégia de planeamento integrado para o sector será vital para preservar essa identidade, prevenindo a sua desterritorialização através de uma restruturação do conhecimento tradicional em simultâneo com a democratização do acesso ao conhecimento das técnicas modernas de produção vitivinícola.