Experimental design methodologies for the identification of Michaelis-Menten type kinetics

The main objective of this work was to investigate the application of experimental design techniques for the identification of Michaelis-Menten kinetic parameters. More specifically, this study attempts to elucidate the relative advantages/disadvantages of employing complex experimental design techniques in relation to equidistant sampling when applied to different reactor operation modes. All studies were supported by simulation data of a generic enzymatic process that obeys to the Michaelis-Menten kinetic equation. Different aspects were investigated, such as the influence of the reactor operation mode (batch, fed-batch with pulse wise feeding and fed-batch with continuous feeding) and the experimental design optimality criteria on the effectiveness of kinetic parameters identification. The following experimental design optimality criteria were investigated: 1) minimization of the sum of the diagonal of the Fisher information matrix (FIM) inverse (A-criterion), 2) maximization of the determinant of the FIM (D-criterion), 3) maximization of the smallest eigenvalue of the FIM (E-criterion) and 4) minimization of the quotient between the largest and the smallest eigenvalue (modified E-criterion). The comparison and assessment of the different methodologies was made on the basis of the Cramér-Rao lower bounds (CRLB) error in respect to the parameters vmax and Km of the Michaelis-Menten kinetic equation. In what concerns the reactor operation mode, it was concluded that fed-batch (pulses) is better than batch operation for parameter identification. When the former operation mode is adopted, the vmax CRLB error is lowered by 18.6 % while the Km CRLB error is lowered by 26.4 % when compared to the batch operation mode. Regarding the optimality criteria, the best method was the A-criterion, with an average vmax CRLB of 6.34 % and 5.27 %, for batch and fed-batch (pulses), respectively, while presenting a Km’s CRLB of 25.1 % and 18.1 %, for batch and fed-batch (pulses), respectively. As a general conclusion of the present study, it can be stated that experimental design is justified if the starting parameters CRLB errors are inferior to 19.5 % (vmax) and 45% (Km), for batch processes, and inferior to 42 % and to 50% for fed-batch (pulses) process. Otherwise equidistant sampling is a more rational decision. This conclusion clearly supports that, for fed-batch operation, the use of experimental design is likely to largely improve the identification of Michaelis-Menten kinetic parameters.

Caracterização química e ecotoxicológica de escórias e cinzas resultantes da co-combustão de lamas e carvão

Em 1999 a Fundação para a Ciência e a Tecnologia aprovou o financiamento do projecto “Behaviour of Heavy Metals on the Thermal Treatment of Residues” cujo acrónimo era Bimetal. Este projecto, cujos parceiros eram o Departamento de Engenharia Energética e Controlo Ambiental do Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial (INETI) e o Grupo de Disciplinas de Ecologia da Hidrosfera (GDEH) da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, tinha como objectivo a avaliação do comportamento de metais pesados durante a combustão de resíduos. Neste sentido, a equipa do INETI efectuou quatro ensaios de incineração: dois de mono-combustão de uma lama residual urbana, um de co-combustão de lama residual urbana e carvão e, finalmente, um de mono-combustão de carvão. Cada ensaio de incineração produziu uma cinza de fundo e duas cinzas volantes, provenientes de dois ciclones. A equipa do GDEH foi responsável pela caracterização físico-química e ecotoxicológica das cinzas provenientes dos ensaios realizados pela equipa do INETI. A avaliação incidiu em dois aspectos: 1) a determinação da composição das cinzas, relativamente a um dado conjunto de parâmetros físico-químicos considerados; e 2) produção de lixiviados a partir do contacto das cinzas com um agente lixiviante. Estes lixiviados foram submetidos à caracterização físico-química, relativamente a um dado conjunto de parâmetros físico-químicos e, ainda, à caracterização ecotoxicológica, recorrendo a dois indicadores biológicos. A determinação da composição das cinzas permitiu efectuar um balanço de massas dos ensaios de incineração realizados e, com isto, determinar as taxas de emissão, dos parâmetros analisados, para a atmosfera. Os ensaios de lixiviação permitiram classificar, de acordo com a metodologia de classificação de resíduos a que se recorreu, as doze cinzas produzidas pela equipa do INETI e os materiais que lhes deram origem, a areia do leito, o carvão e a lama residual urbana. De um modo geral, as duas cinzas volantes apresentaram uma concentração superior, dos parâmetros considerados, relativamente à cinza de fundo. Entre as duas cinzas volantes, a cinza do 2º ciclone apresentou um maior teor, relativamente aos parâmetros analisados, do que as cinzas do 1º ciclone.

Um enquadramento para a catalogação automática de dados

Nesta dissertação faz-se a apresentação dos trabalhos elaborados conducentes à realização de provas na Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia no ramo de Engenharia Electrotécnica, na especialidade de Sistemas de Informação Industriais, para obtenção do grau de Doutor. A tese defendida consiste na proposta de um enquadramento global de suporte ao processo de recolha e catalogação dos dados disponibilizados na Web por forma a permitir uma maior eficácia e melhor desempenho na sua exploração. O enquadramento global assenta nos seguintes pilares: i) uma metodologia geral; ii) uma arquitectura de referência; iii) uma metodologia específica de suporte à derivação de sistemas particulares e; iv) a operacionalização da arquitectura de referência. A metodologia geral está centrada no utilizador tendo por objectivo simplificar a recolha e catalogação dos dados electrónicos e viabilizando a personalização da Web pela construção de catálogos dinâmicos. A arquitectura de referência recorre à utilização de catálogos dinâmicos, sistemas de multiagentes inteligentes, ontologias e métodos de aprendizagem em texto, por contraste com os métodos habitualmente utilizados nos portais de recolha de dados. A metodologia específica de suporte à derivação de sistemas particulares possibilita uma aproximação sistemática à instalação da arquitectura, propondo um conjunto de passos que permitem capturar e configurar as necessidades do utilizador. Finalmente, a operacionalização da arquitectura de referência origina a construção de um protótipo composto por dois sistemas-base: o Sistema de Catalogação e o Sistema Interactivo de Apoio à Derivação de Sistemas Particulares. O Sistema de Catalogação é o sistema que permite o armazenamento e a consulta dos dados recolhidos através das pesquisas previamente efectuadas. O Sistema de Apoio à Derivação de Sistemas Particulares, permite a personalização do Sistema de Catalogação, pela definição de regras e SAD específicos, dedicados a cada caso concreto. Sumariamente, os obstáculos mais relevantes, abordados no decurso dos trabalhos, foram: • a coexistência de diversos formatos de dados na Web; • a capacidade de processamento dos dados, desde a filtragem de documentos tendo por base a sua relevância, passando pela identificação dos conceitos e sua posterior classificação; • a formalização do conhecimento com vista à adopção de uma terminologia comum; • a natureza do problema distribuído, complexo, descentralizado e com reduzida estruturação. Este documento está organizado em diversos capítulos e cada capítulo está dividido em várias secções. O primeiro capítulo apresenta a inovação e os objectivos genéricos do enquadramento global. O segundo capítulo descreve o estado da arte de um conjunto de assuntos essenciais para o desenrolar dos trabalhos. O terceiro capítulo apresenta, em detalhe, o enquadramento global e a arquitectura proposta. O quarto capítulo descreve a metodologia de derivação de sistemas particulares. O quinto capítulo apresenta o estudo de caso e os resultados obtidos que visam validar a tese defendida. Finalmente, o último capítulo apresenta as conclusões e trabalhos futuros.

Contribuição para uma melhoria na gestão de águas residuais de campi universitários

Nas últimas décadas, o conceito de desenvolvimento sustentável tem sido amplamente discutido em todos os quadrantes da sociedade, tendo vindo a marcar uma presença cada vez mais constante no seu quotidiano. Por outro lado, a importância das instituições de ensino superior na promoção dos princípios da sustentabilidade é, também, uma ideia recorrente. Assim, o presente trabalho enquadra-se no âmbito do Projecto Campus Verde, de modo a contribuir para uma melhor gestão das águas residuais da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (FCT-UNL), avaliando-se, igualmente, a possibilidade de implementação de uma ETAR, bem como as suas mais-valias e contrapartidas, por forma a proporcionar um tratamento ao efluente do campus, localizado no Monte da Caparica, Almada. Deste modo, foi efectuada uma recolha de informação junto dos órgãos da FCT, e dos Serviços Municipalizados de Água e Saneamento (SMAS) de Almada por forma a obter o cadastro da rede de drenagem do campus, o número de pessoas de cada departamento, o estado da arte do Projecto Campus Verde, que inclui apreciações sobre os vários descritores em estudo e as características de cada edifício. Verificou-se também que o efluente do campus drena para o rio Tejo, sem tratamento. Para além desta recolha de informação, foi efectuada uma campanha de amostragem ao efluente do campus que, de acordo com os resultados obtidos, permitiu concluir que se cumpriram todos os parâmetros do Regulamento de Águas e Águas Residuais do Município de Almada (RAARMA). Com estes dados, foi efectuada uma estimativa do caudal de águas residuais produzidas, bem como a sua distribuição mensal. Com base no caudal e nas cargas foi equacionada uma linha de tratamento, a área total de implantação, os seus custos e o período de retorno. Do presente estudo concluiu-se que a realização de um levantamento à rede de drenagem do campus é fundamental e que a melhoria da gestão das águas residuais do campus é um passo importante no caminho da certificação ambiental. Deve-se também levar a cabo uma campanha de sensibilização aos utentes do campus de modo a promover um bom procedimento a montante da descarga na rede de drenagem. No que respeita à ETAR sugerida, verifica-se que, para além das vantagens a nível académico, visto ir proporcionar aos alunos de Engenharia Sanitária um contacto directo com uma ETAR em funcionamento, iria também proporcionar uma imagem positiva da FCT. Por outro lado, seria responsável por grandes encargos a nível de custos.

Produção e caracterização de silício policristalino e sua aplicação a TFTS

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia dos Materiais, especialidade Microelectrónica e Optoelectrónica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Projecto “Berlenga – laboratório de sustentabilidade”

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Desenvolvimento e automatização de um perfusor de cadáveres

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica. A presente dissertação foi preparada no âmbito de uma colaboração existente entre a Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Faculdade de Ciências Médicas da Universidade Nova de Lisboa.

Estudo de potenciais efeitos na saúde pública resultantes da utilização de produtos químicos no tratamento de águas de abastecimento

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil Engenharia Sanitária

Análise da afectação sócio-económica causada pela Cril/IC17 sobre o bairro de Santa Cruz de Benfica

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre Integrado em Engenharia do Ambiente, perfil Gestão e Sistemas Ambientais

Amianto: medidas para a implementação de um plano de controlo num edifício

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Engenharia Sanitária

Integrating early aspects with goal-oriented requirements engineering

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática

Preparação e caracterização de membranas biodegradáveis

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Tecnologia NeredaTM aplicada à ETAR de Frielas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Sanitária

Tratamento de efluentes resultantes da exploração de urânio

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil Sanitária

Extracção de unigramas relevantes

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática