Processos Oxidativos Avançados para Remediação de Águas Contaminadas por Pesticidas

Este trabalho teve como objectivo inicial o estudo de processos oxidativos avançados de forma a remediar e tratar águas contaminadas por pesticidas. No entanto, ao longo do trabalho experimental, constatou-se que os produtos resultantes da degradação de pesticidas são muitas vezes mais tóxicos do que os compostos que lhes deram origem e que, por isso, degradar um composto nem sempre é o melhor para o ambiente. Assim, neste trabalho, procurou-se estudar o processo de degradação com o objectivo de minimizar o impacto ambiental dos pesticidas na água e no ambiente em geral. A parte experimental deste trabalho foi dividida em duas etapas, sendo que, em ambas, a voltametria de onda quadrada e a espectrofotometria de UV/Vis foram os métodos de análise utilizados, para acompanhar o processo de fotodegradação. Na primeira etapa estudou-se a relação entre a estrutura química dos pesticidas MCPA, MCPP, 2.4-D e Dicloroprop e a sua fotodegradação. Soluções aquosas dos pesticidas enunciados foram submetidas a irradiação UV/vis, com incrementos variáveis de tempo de irradiação. Os resultados obtidos, nesta etapa, permitiram constatar diferenças na percentagem de degradação dos diferentes pesticidas. Dos pesticidas estudados verificou-se uma maior fotodegradação para o MCPA e MCPP seguido do Dicloroprop e finalmente o 2.4-D que se degradou menos. Os dados obtidos sugerem que a fotodegradação destes pesticidas está intimamente ligada com a estrutura das moléculas. A presença de um maior número de grupos cloro ligados ao anel aromático nos pesticidas 2,4-D e Dicloroprop faz com que estes sejam mais estáveis e por isso se degradam menos que o MCPA e o MCPP. Por outro lado, o facto de o 2,4-D apresentar um potencial de oxidação mais elevado do que o Dicloroprop, faz com que este seja mais difícil de degradar, o que justifica a diferença entre os dois. Desta forma, foi possível concluir que a estrutura dos pesticidas condiciona o processo de degradação, como esperado. Na segunda etapa, estudou-se a estabilização dos pesticidas MCPA e MCPP após encapsulação, com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD), em água desionizada e em água do rio. Para tal, submeteram-se as soluções aquosas dos pesticidas com e sem ciclodextrina, a irradiação UV/vis, também com incrementos variáveis de tempo. No caso do MCPA verificou-se que, tanto para água desionizada como para água do rio, que este herbicida encapsulado se degrada bastante menos do que o MCPA livre. O encapsulamento permitiu reduzir quase para metade a taxa de fotodegradação. Assim, confirmou-se que a HP-β-CD permite estabilizar este pesticida, tornando-o mais resistente à fotodegradação. Desta forma, originam-se menos produtos de degradação, os quais podem ser mais tóxicos, e reduz-se de o impacto ambiental deste herbicida. Verificou-se também que o MCPA livre se degrada mais em água do rio do que em água desionizada, provavelmente devido à matéria orgânica presente nesta água, que promove o processo de degradação. No que respeita ao MCPP também se constatou que este herbicida se degrada menos encapsulado do que livre, em água desionizada e em água do rio. Neste caso, conseguiu-se reduzir pouco a taxa de fotodegradação, mas, ainda assim se verifica uma estabilização deste pesticida através do encapsulamento. No entanto, tornou-se mais evidente a estabilização do MCPP após encapsulação em água do rio, já que apresenta uma taxa de fotodegradação menor. Este facto demonstra que a HP-β-CD permite estabilizar também este pesticida, tornando-o mais resistente à fotodegradação, e reduzindo seu impacto ambiental.

Voltammetric oxidation of drugs of abuse II. Codeine and metabolites

The oxidation of codeine on glassy carbon electrodes has been studied in detail using differential pulse voltammetry. The results obtained using a glassy carbon electrode clearly show a much more complex oxidation mechanism than that previously reported when platinum and gold electrodes were used. To clarify the codeine oxidative profile, several metabolites and analogues of this alkaloid, codeine N-oxide, norcodeine, dihydrocodeine, acetylcodeine and 6- chlorodesoxycodeine, were synthesized and studied. It was deduced that the anodic waves observed in codeine oxidation are related to the presence of methoxy, hydroxy and tertiary amine groups. Due to the similarity of potentials at which these oxidative processes take place, at some pHs an overlap of peaks occurs and only one anodic wave is observed.

Electrochemical oxidation of tamoxifen revisited

Tamoxifen is a selective estrogen receptor modulator that is used as an adjuvant and/or chemotherapeutic agent for the treatment of all stages of hormone-dependent breast cancer. Currently there is a deep interest in the study of tamoxifen biotransformation and identification of metabolites since they can significantly contribute to the overall pharmacological or adverse effects of the drug. Accordingly, the study of the electrochemical behavior of tamoxifen in aqueous solution is reported. To clarify the occurring oxidative process and to assess the influence of the functional groups on the oxidation mechanism, the voltammetric assessment was extended to the study of tamoxifen’s analogues (E)-tamoxifen and dihydrotamoxifen, and to its main phase I oxidative metabolite, N-desmethyl tamoxifen. The data found shows that the oxidative processes occurring in tamoxifen are essentially related with the two chemical moieties present in the molecule: the substituted aromatic nucleus and the tertiary amine group. Moreover, the results obtained suggest that the ethylenic linkage is not critical for tamoxifen’s oxidation although it could play an important role in the course of the oxidation process. These results could contribute to highlight some remaining questions regarding tamoxifen’s metabolic behavior and to the development of new analytical strategies, based on electrochemical approaches.

Voltammetric quantification of fluoxetine: application to quality control and quality assurance processes

The oxidative behaviour of fluoxetine was studied at a glassy carbon electrode in various buffer systems and at different pH using cyclic, differential pulse and square wave voltammetry. A new square wave voltammetric method suitable for the quality control of fluoxetine in commercial formulations has been developed using a borate pH 9 buffer solution as supporting electrolyte. Under optimized conditions, a linear response was obtained in the range 10 to 16 μM with a detection limit of 1.0 μM. Validation parameters such as sensitivity, precision and accuracy were evaluated. The proposed method was successfully applied to the determination of fluoxetine in pharmaceutical formulations. The results were statistically compared with those obtained by the reference high-performance liquid chromatographic method. No significant differences were found between the methods.

Virtual communities of practice: investigating motivations and constraints in the processes of knowledge creation and transfer

With accelerated market volatility, faster response times and increased globalization, business environments are going through a major transformation and firms have intensified their search for strategies which can give them competitive advantage. This requires that companies continuously innovate, to think of new ideas that can be transformed or implemented as products, processes or services, generating value for the firm. Innovative solutions and processes are usually developed by a group of people, working together. A grouping of people that share and create new knowledge can be considered as a Community of Practice (CoP). CoP’s are places which provide a sound basis for organizational learning and encourage knowledge creation and acquisition. Virtual Communities of Practice (VCoP's) can perform a central role in promoting communication and collaboration between members who are dispersed in both time and space. Nevertheless, it is known that not all CoP's and VCoP's share the same levels of performance or produce the same results. This means that there are factors that enable or constrain the process of knowledge creation. With this in mind, we developed a case study in order to identify both the motivations and the constraints that members of an organization experience when taking part in the knowledge creating processes of VCoP's. Results show that organizational culture and professional and personal development play an important role in these processes. No interviewee referred to direct financial rewards as a motivation factor for participation in VCoPs. Most identified the difficulty in aligning objectives established by the management with justification for the time spent in the VCoP. The interviewees also said that technology is not a constraint.

Knowledge sharing and learning processes: case study of portuguese technological schools and higher education institutions

Paper to be presented at the ESREA Conference Learning to Change? The Role of Identity and Learning Careers in Adult Education, 7-8 December, 2006, Université Catholique Louvain, Louvain–la-Neuve, Belgium

Planificação de um sistema de informação para a unidade de formação contínua e avançada da Escola Superior de Educação do Instituto Politécnico do Porto

Projecto apresentado ao Instituto Superior de Contabilidade e Administração do Porto para a obtenção do Grau de Mestre em Assessoria de Administração

ABS4GD: a multi-agent system that simulates group decision processes considering emotional and argumentative aspects

Emotion although being an important factor in our every day life it is many times forgotten in the development of systems to be used by persons. In this work we present an architecture for a ubiquitous group decision support system able to support persons in group decision processes. The system considers the emotional factors of the intervenient participants, as well as the argumentation between them. Particular attention will be taken to one of components of this system: the multi-agent simulator, modeling the human participants, considering emotional characteristics, and allowing the exchanges of hypothetic arguments among the participants.

Sequential application of soil vapor extraction and bioremediation processes for the remediation of ethylbenzene-contaminated soils

Soil vapor extraction (SVE) is an efficient, well-known and widely applied soil remediation technology. However, under certain conditions it cannot achieve the defined cleanup goals, requiring further treatment, for example, through bioremediation (BR). The sequential application of these technologies is presented as a valid option but is not yet entirely studied. This work presents the study of the remediation of ethylbenzene (EB)-contaminated soils, with different soil water and natural organic matter (NOMC) contents, using sequential SVE and BR. The obtained results allow the conclusion that: (1) SVE was sufficient to reach the cleanup goals in 63% of the experiments (all the soils with NOMC below 4%), (2) higher NOMCs led to longer SVE remediation times, (3) BR showed to be a possible and cost-effective option when EB concentrations were lower than 335 mg kgsoil −1, and (4) concentrations of EB above 438 mg kgsoil −1 showed to be inhibitory for microbial activity.

Preparação de catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel

A produção de biodiesel como combustível para motores diesel, aumentou fortemente nos últimos anos e espera-se que cresça mais e mais num futuro próximo. O aumento do consumo de biodiesel exige processos de produção optimizados que permitam grandes capacidades de produção, operações simplificadas, rendimentos altos, bem como a utilização de matérias-primas mais económicas. Por isso, o desenvolvimento de processos de produção de baixo custo exige a especificação de catalisadores heterogéneos eficientes na promoção da reacção de transesterificação, permitindo a imediata separação da glicerina pura, não necessitando de uma purificação dispendiosa deste subproduto. Os xerogéis de carbono surgem então como materiais promissores para aplicação como catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel, devido às suas excelentes propriedades ao nível da sua textura e superfície química. Neste trabalho o principal objectivo foi a preparação de um xerogel de carbono, com o intuito de posteriormente ser aplicado na produção de biodiesel por catálise heterogénea. Amostras de xerogel de carbono foram preparadas pelo método sol-gel e oxidadas em fase líquida sendo posteriormente caracterizados os seus grupos funcionais e a sua área específica. Os resultados obtidos mostram que é possivel obter um xerogel de carbono com área superficial alta, tendo sido atingido um valor máximo para a amostra número dois (803 m2/g). Os resultados atingidos ao nível da preparação do catalisador permitem concluir que as condições de operação influenciam a estrutura final do xerogel de carbono. Quanto à caracterização da química superficial do xerogel, foi possível verificar que a diferença do número de acidez entre as amostras oxidadas e não oxidadas do mesmo lote é alta, o que permite afirmar que a oxidação do material de carbono incrementa a concentração de grupos oxigénio à superfície do xerogel. O valor máximo para o número de acidez foi obtido com a amostra número três (Amostra oxidada - 916 μmol/g, Amostra não oxidada - 207 μmol/g). Apesar de terem sido realizados ensaios para a produção de biodiesel os resultados obtidos foram nulos. A escolha das condições de reacção para a catálise heterogénea com este tipo de material poderá não ter sido a mais indicada, assim como a quantidade e o tipo de grupos funcionais introduzidos no catalisador não terem acidez suficiente para permitir uma catálise efectiva.

New insights into the oxidation pathways of apomorphine

A detailed study of the oxidative behaviour of apomorphine in aqueous media is reported. Resorting to the synthesis of apomorphine derivatives it was possible to identify all the anodic oxidation peaks of apomorphine, which are related to the oxidation of the catechol and tertiary amine groups. These findings were revealed to be important since they could lead to a better understanding of the biological interactions of apomorphine and gain insight into its metabolic pathways. During the voltammetric studies, it was also found that apomorphine forms a complex with borate through the catechol group leading to an increase of its oxidation potential. This property could be very useful with regard to the stabilization of apomorphine solutions since it could drastically reduce its autoxidation.

Voltammetric oxidation of drugs of abuse I. Morphine and metabolites

A detailed study of the electrochemical oxidative behavior of morphine in aqueous solution is reported. Through the synthesis of several metabolites and derivatives, pseudomorphine, morphine N-oxide, normorphine, dihydromorphine and 2-(N,N-dimethylaminomethyl)morphine, and their voltammetric study it was possible to identify the oxidation peaks for morphine. The anodic waves are related with the oxidation of phenolic and tertiary amine groups. It is also possible to verify that a poorly defined peak observable during morphine oxidation is not a consequence of further oxidation of pseudomorphine but due to formation of a dimer during phenolic group oxidation. The results obtained and especially those regarding the formation of a new polymer based on a C O coupling could be useful for clarifying the discoloration phenomenon occurring during storage of morphine solutions as well as leading to a better understanding of its oxidative metabolic pathways.

Voltammetric oxidation of drugs of abuse III. Heroin and metabolites

The oxidative behavior of heroin in aqueous solution is reported. In order to identify its oxidation peaks, several metabolites, 6-monoacetylmorphine, 3-monoacetylmorphine and norheroin, were synthesized and their electrochemical behavior studied using differential pulse voltammetry. The anodic waves observed for heroin correspond to the oxidation of the tertiary amine group and its follow-up product (secondary amine), and to the oxidation of the phenolic group obtained from hydrolysis, at alkaline pHs, of the 3-acetyl group. The results enabled a new oxidative mechanism for heroin to be proposed in which a secondary amine, norheroin, and an aldehyde are obtained. The voltammetric behavior of 6-monoacetylmorphine and morphine was found to be similar demonstrating that the presence of an acetyl substituent on the 6-hydroxy group does not have a relevant influence on the peak potential of the wave resulting from oxidation of the 3-phenolic group.