Síntese de acetato de decilo por catálise enzimática em meio supercrítico

Este trabalho teve como objectivo o estudo, em reactor fechado, da produção de ésteres de cadeia longa por catálise enzimática em meio supercrítico com vista ao desenvolvimento de um processo sustentável, tecnologicamente eficiente e limpo e que constitua uma alternativa aos processos químicos tradicionais. Como composto modelo a produzir foi seleccionado o acetato de decilo, um éster com aplicação na indústria de fragrâncias. A reacção estudada foi a transesterificação do acetato de vinilo com o decanol, obtendo-se como principal produto o acetato de decilo. O catalisador escolhido foi a lipase B de Candida antarctica (CALB), imobilizada na resina macroporosa Lewatit B (Novozym 435®). A síntese de acetato de decilo foi estudada numa instalação experimental de alta pressão, equipada com um reactor fechado de volume variável, a operar isotermicamente a 35 ºC e a 100 bar, usando-se como solvente CO2 em condições supercríticas. Fez-se a determinação do conteúdo enzimático por tamanho de partícula de catalisador, tendo-se verificado que as partículas mais pequenas têm uma quantidade específica de enzima mais elevada, havendo uma relação inversamente proporcional entre o conteúdo enzimático e o tamanho de partícula. Verificou-se também que a enzima deve estar localizada numa camada exterior da partícula, seguindo um modelo do tipo “casca de ovo”, sendo a espessura dessa camada de 60 μm (assumindo distribuição uniforme) e independente do tamanho de partícula. Analisaram-se as resistências à transferência de massa, tanto externas como internas. Para as primeiras, fez-se apenas variar a agitação dentro do reactor, mantendo todas as outras condições de operação constantes (temperatura, pressão, quantidade de enzima, tamanho de partícula, concentração de substratos na alimentação). Verificou-se que a partir de 950 r.p.m. as resistências externas à transferência de massa são eliminadas. Relativamente às resistências internas, realizaram-se várias reacções com diferentes tamanhos de partícula, mas com a mesma quantidade de enzima, a mesma concentração dos dois substratos na alimentação, a mesma agitação, temperatura e pressão. Os resultados obtidos mostram que não há influência significativa do tamanho das partículas de catalisador sobre a velocidade inicial de reacção, pelo que as resistências internas à transferência de massa se podem considerar desprezáveis. Estudou-se também o efeito da variação da concentração dos substratos na alimentação sobre as velocidades iniciais de reacção. Observou-se que a partir de uma determinada concentração de decanol em excesso relativamente ao acetato de vinilo, a reacção é inibida pelo álcool. Pelo contrário, a reacção é favorecida quando a alimentação tem excesso de acetato de vinilo, havendo um aumento significativo da sua velocidade inicial. Estes resultados são consistentes com um mecanismo do tipo Ping-pong bi-bi com inibição competitiva por parte do álcool, comum na descrição de reacções enzimáticas de esterificação/transesterificação. Por último, fez-se uma comparação dos resultados obtidos em meio supercrítico (CO2) e em meio orgânico (hexano). Observou-se que as reacções em hexano apresentam uma velocidade inicial significativamente superior.

À la búsqueda de la ciência política tomasiana. En torno al libro IV del "de regimine principum"

pp. 73-85

Population and railways in Portugal, 1801-1930

Portuguese historiography has mostly adopted a pessimistic view regarding the contribution of the railways to the development of country. Yet, railway access helped to increase population concentration and economic development, favoring migration into towns, the growth of pre-existing urban centers, and the emergence of new centers. But railways tended to be more beneficial to regions that were already prosperous and to aggravate the conditions unfavorable to development in areas with greater structural weaknesses.

Caminhos de ferro, população e desigualdades territoriais em Portugal, 1801-1930

A historiografia sobre os caminhos de ferro em Portugal tem analisado o seu impacto no país como um todo, dando pouca atenção à sua influência na dinâmica populacional. Este artigo defende que os caminhos de ferro estimularam o crescimento da população nas áreas servidas por esta infraestrutura, contribuíram para o desenvolvimento urbano e incentivaram as migrações internas. Porém, os seus efeitos foram desiguais, pois a ferrovia beneficiou as zonas já prósperas (Norte Atlântico), tendo uma influência negativa em regiões com maiores debilidades estruturais (Norte Interior). Além disso, não foi capaz de atrair uma significativa população migrante.

Abordagem integrada na análise química de amostras ambientais

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química

Biotransformation/separation routes to obtain pure enantiomers

The objective of the work presented in this thesis was the development of an innovative approach for the separation of enantiomers of secondary alcohols, combining the use of an ionic liquid (IL) - both as solvent for conducting enzymatic kinetic resolution and as acylating agent - with the use of carbon dioxide (CO2) as solvent for extraction. Menthol was selected for testing this reaction/separation approach due to the increasing demand for this substance, which is widely used in the pharmaceutical, cosmetics and food industries. With a view to using an ionic ester as acylating agent, whose conversion led to the release of ethanol, and due to the need to remove this alcohol so as to drive reaction equilibrium forward, a phase equilibrium study was conducted for the ehtanol/(±)-menthol/CO2 system, at pressures between 8 and 10 MPa and temperatures between 40 and 50 oC. It was found that CO2 is more selective towards ethanol, especially at the lowest pressure and highest temperature tested, leading to separation factors in the range 1.6-7.6. The pressure-temperature-composition data obtained were correlated with the Peng-Robinson equation of state and the Mathias-Klotz-Prausnitz mixing rule. The model fit the experimental results well, with an average absolute deviation (AAD) of 3.7 %. The resolution of racemic menthol was studied using two lipases, namely lipase from Candida rugosa (CRL) and immobilized lipase B from Candida antarctica (CALB), and two ionic acylating esters. No reaction was detected in either case. (R,S)-1-phenylethanol was used next, and it was found that with CRL low, nonselective, conversion of the alcohol took place, whereas CALB led to an enantiomeric excess (ee) of the substrate of 95%, at 30% conversion. Other acylating agents were tested for the resolution of (±)-menthol, namely vinyl esters and acid anhydrides, using several lipases and varying other parameters that affect conversion and enantioselectivity, such as substrate concentration, solvent and temperature. One such acylating agent was propionic anhydride. It was thus performed a phase equilibrium study on the propionic anhydride/CO2 system, at temperatures between 35 and 50 oC. This study revealed that, at 35 oC and pressures from 7 MPa, the system is monophasic for all compositions. The enzymatic catalysis studies carried out with propionic anhydride revealed that the extent of noncatalyzed reaction was high, with a negative effect on enantioselectivity. These studies showed also that it was possible to reduce considerably the impact of the noncatalyzed reaction relative to the reaction catalyzed by CRL by lowering temperature to 4 oC. Vinyl decanoate was shown to lead to the best results at conditions amenable to a process combining the use of supercritical CO2 as agent for post-reaction separation. The use of vinyl decanoate in a number of IL solvents, namely [bmim][PF6], [bmim][BF4], [hmim][PF6], [omim][PF6], and [bmim][Tf2N], led to an enantiomeric excess of product (eep) values of over 96%, at about 50% conversion, using CRL. In n-hexane and supercritical CO2, reaction progressed more slowly.(...)