Eliminació simultània de fòsfor i nitrogen en aigües residuals, utilitzant microorganismes DPAO en un reactor discontinu seqüencial (SBR)

En aquest estudi es realitzà eliminació biològica simultània de fòsfor i nitrogen en un Reactor Discontinu Seqüencial (SBR), el qual conté una biomassa enriquida amb Organismes Desnitrificadors Acumuladors de Fòsfor (DPAO) que utilitzen com a única font de carboni l’àcid propiònic i com acceptors d’electrons: nitrit en la fase anòxica i oxigen en l’aeròbica. L’SBR opera amb cicle de 8 h alternant fase anaeròbica, anòxica i aeròbica. El seguiment del sistema es realitzà mitjançant mesures on-line (titrimetria) i off-line (quantificació d’àcid propiònic, nitrit i fòsfor), utilitzant l’HPLC per quantificar l’àcid propiònic i cromatografia iònica per les mesures de nitrit i fòsfor. Amb aquest sistema es pretén augmentar la captació de fòsfor en la fase anòxica fet que s’aconseguí realitzant diferents canvis al reactor per tal de maximitzar el consum de nitrit en aquesta fase, ja fos allargant el temps de fase o augmentant la concentració de biomassa. Aquest experiment ha suposat un augment de la captació de fòsfor (33 mg P-PO4 3-/L), de l’eliminació neta de fòsfor (17 mg P-PO4 3-/L) i de consum de nitrit (27 mg N-NO2-). Per altra banda, es pretenia veure els efectes a curt termini de l’eliminació de la fase aeròbica a partir del seguiment de 2 cicle puntuals i d’un cicle de 32 h sense fase aeròbica. En ambdós casos s’aconseguí una eliminació neta de fòsfor.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Les communautés bulu contre la plantation industrielle HEVECAM au Cameroun

In 1975 the Kribi region (Southern Cameroon) became host of the rubber plantation HEVECAM, the third largest employer in Cameroon. The establishment of the plantation has been preceded by the expropriation of customary land and by the destruction of the rainforest used by local populations. As a result, conflicts – mostly latent – pitting neighbouring Bulu communities against the plantation have occurred, especially during the last few years. Drawing on fieldwork data as well as on anthropological, economic and historical materials, I try to explore a new way of looking at such environmental conflicts by arguing that they reflect the struggle between two distinct institutional logics with different impacts on the environment, i.e. the logic of property versus the one of possession. In short, the logic of possession corresponds to a multi-functional community-based forest management, while the logic of property gave birth to the commercial monoculture model, the highest stage of the transformation of an ecosystem in order to match the requirements of property. It is argued that the conflict between the logic of possession and the logic of property is at the heart of many cases of “environmentalisms of the poor” that arise in reaction to “development”.

Intelligent PCA contribution analysis for quality estimation in batch processes. Application in a sequencing batch reactor for wastewater treatment

En aquest treball, es proposa un nou mètode per estimar en temps real la qualitat del producte final en processos per lot. Aquest mètode permet reduir el temps necessari per obtenir els resultats de qualitat de les anàlisi de laboratori. S'utiliza un model de anàlisi de componentes principals (PCA) construït amb dades històriques en condicions normals de funcionament per discernir si un lot finalizat és normal o no. Es calcula una signatura de falla pels lots anormals i es passa a través d'un model de classificació per la seva estimació. L'estudi proposa un mètode per utilitzar la informació de les gràfiques de contribució basat en les signatures de falla, on els indicadors representen el comportament de les variables al llarg del procés en les diferentes etapes. Un conjunt de dades compost per la signatura de falla dels lots anormals històrics es construeix per cercar els patrons i entrenar els models de classifcació per estimar els resultas dels lots futurs. La metodologia proposada s'ha aplicat a un reactor seqüencial per lots (SBR). Diversos algoritmes de classificació es proven per demostrar les possibilitats de la metodologia proposada.

Materials nanocomposits a partir de whiskers de cel•lulosa i matriu polimèrica de cautxú

De acuerdo con los objetivos generales del proyecto y plan de trabajo previsto, para esta anualidad, se obtuvieron fibras y microfibras de celulosa a partir de dos fuentes: celulosa vegetal de pino y eucalipto y celulosa bacterial. Las microfibrillas han sido utilizadas como material de refuerzo para la fabricación de materiales compuestos a partir de caucho natural, policaprolactona y polivinil alcohol. Las muestras se fabricaron mediante la técnica de "casting" en medio acuoso y temperatura ambiente. Las muestras fueron caracterizados en sus propiedades mecánicas, físicas y térmicas. Se observó que, en general, la adición de las microfibrillas de celulosa en las matrices poliméricas provoca una mejora sustancial en las propiedades mecánicas del material en comparación con el polímero sin reforzar. Los resultados pueden resumirse de la siguiente manera: 1.Fabricación de materiales compuestos a base de caucho natural y fibras de celulosa. Se obtuvieron fibras y nanofibras de celulosa que fueron modificadas químicamente y usadas como refuerzo en matriz de caucho. Los resultados mostraron mejora de propiedades mecánicas del material, principalmente en los materiales compuestos reforzados con nanofibras. 2. Obtención de whiskers de celulosa y su utilización como material de refuerzo en una matriz de policaprolactona. Se obtuvieron whiskers de celulosa a partir de pasta blanqueada. La adición en una matriz de policaprolactona produjo materiales compuestos con propiedades mecánicas superiores a la matriz, con buena dispersión de los whiskers. 3. Obtención de fibras de celulosa bacterial y nanofibras de celulosa, aislamiento y utilización sobre una matriz de polivinil alcohol. Se obtuvo celulosa bacterial a partir de la bacteria Gluconacetobacter xylinum. Además se fabricaron nanofibras de celulosa a partir eucalipto blanqueado. La celulosa bacterial como material de refuerzo no produjo importantes mejoras en las propiedades mecánicas de la matriz; en cambio se observaron mejoras destacables con la nanofibra como refuerzo.

Full Exploration of the Diels–Alder Cycloaddition on Metallofullerenes M3N@C80 (M=Sc, Lu, Gd): The D5h versus Ih Isomer and the Influence of the Metal Cluster

In this work a detailed investigation of the exohedral reactivity of the most important and abundant endohedral metallofullerene (EMF) is provided, that is, Sc3N@Ih-C80 and its D5h counterpart Sc3N@D5h-C80, and the (bio)chemically relevant lutetium- and gadolinium-based M3N@Ih/D5h-C80 EMFs (M=Sc, Lu, Gd). In particular, we analyze the thermodynamics and kinetics of the Diels–Alder cycloaddition of s-cis-1,3-butadiene on all the different bonds of the Ih-C80 and D5h-C80 cages and their endohedral derivatives. First, we discuss the thermodynamic and kinetic aspects of the cycloaddition reaction on the hollow fullerenes and the two isomers of Sc3N@C80. Afterwards, the effect of the nature of the metal nitride is analyzed in detail. In general, our BP86/TZP//BP86/DZP calculations indicate that [5,6] bonds are more reactive than [6,6] bonds for the two isomers. The [5,6] bond D5h-b, which is the most similar to the unique [5,6] bond type in the icosahedral cage, Ih-a, is the most reactive bond in M3N@D5h-C80 regardless of M. Sc3N@C80 and Lu3N@C80 give similar results; the regioselectivity is, however, significantly reduced for the larger and more electropositive M=Gd, as previously found in similar metallofullerenes. Calculations also show that the D5h isomer is more reactive from the kinetic point of view than the Ih one in all cases which is in good agreement with experiments

On-farm animal welfare assessment in dairy cattle: improved lameness detection

Estudi realitzat a partir d’una estada a la University of British Columbia, Canada, entre 2010 i 2012. Primerament es va desenvolupar una escala per mesurar coixeses (amb valors de l’1 al 5). Aquesta escala es va utilitzar per estudiar l’associació entre factors de risc a nivell de granja (disseny de le instal.lacions i maneig) i la prevalencia de coixeses a Nord America. Les dades es van recollir en un total de 40 granges al Nord Est dels E.E.U.U (NE) i 39 a California (CA) . Totes les vaques del group mes productiu es van categoritzar segons la severitat de les coixeses: sanes, coixes i severament coixes. La prevalencia de coixeses en general fou del 55 % a NE i del 31% a CA. La prevalencia de coixeses severes fou del 8% a NE i del 4% a Ca. A NE, les coixeses en general increntaren amb la presencia de serradura als llits i disminuiren en granjes grans, amb major quantitat de llit i acces a pastura. Les coixeses mes severes incrementaren amb la falta d’higiene als llit i amb la presencia de serradura als llits, i disminuiren amb la quantitat de llit proveit, l’us de sorra als llits i amb la mida de la granja. A CA, les coixeses en general incrementaren amb la falta d’higiene al llit, i disminuiren amb la mida de la granja, la presencia de terres de goma, l’increment d’espai als cubicles , l’espai a l’abeuredor i la desinfeccio de les peulles. Les coixeses severes incrementaren amb la falta d’higiene al llit i disminuixen amb la frequencia de neteja del corral. En conclusio, canvis en el maneig i el disseny de les instal.lacions poden ajudar a disminuir la prevalencia de coixeses, tot i que les estrategies a seguir variaran segons la regio.

Effect of expiratory flow limitation on respiratory mechanical impedance: a model study

Large phasic variations of respiratory mechanical impedance (Zrs) have been observed during induced expiratory flow limitation (EFL) (M. Vassiliou, R. Peslin, C. Saunier, and C. Duvivier. Eur. Respir. J. 9: 779-786, 1996). To clarify the meaning of Zrs during EFL, we have measured from 5 to 30 Hz the input impedance (Zin) of mechanical analogues of the respiratory system, including flow-limiting elements (FLE) made of easily collapsible rubber tubing. The pressures upstream (Pus) and downstream (Pds) from the FLE were controlled and systematically varied. Maximal flow (Vmax) increased linearly with Pus, was close to the value predicted from wave-speed theory, and was obtained for Pus-Pds of 4-6 hPa. The real part of Zin started increasing abruptly with flow (V) >85%Vmax and either further increased or suddenly decreased in the vicinity of V¿max. The imaginary part of Zin decreased markedly and suddenly above 95%Vmax. Similar variations of Zin during EFL were seen with an analogue that mimicked the changes of airway transmural pressure during breathing. After pressure andV measurements upstream and downstream from the FLE were combined, the latter was analyzed in terms of a serial (Zs) and a shunt (Zp) compartment. Zs was consistent with a large resistance and inertance, and Zp with a mainly elastic element having an elastance close to that of the tube walls. We conclude that Zrs data during EFL mainly reflect the properties of the FLE.

Aplicació en línia d'un sistema variable de control multivariable en un Reactor ..

L’objecte del present treball és la realització d’una aplicació que permeti portar a terme el control estadístic multivariable en línia d’una planta SBR.Aquesta eina ha de permetre realitzar un anàlisi estadístic multivariable complet del lot en procés, de l’últim lot finalitzat i de la resta de lots processats a la planta.L’aplicació s’ha de realitzar en l’entorn LabVIEW. L’elecció d’aquest programa vecondicionada per l’actualització del mòdul de monitorització de la planta que s’estàdesenvolupant en aquest mateix entorn

The relationship between virtual body ownership and temperature sensitivity.

In the rubber hand illusion tactile stimulation seen on a rubber hand, that is synchronous with tactile stimulation felt on the hidden real hand, can lead to an illusion of ownership over the rubber hand. This illusion has been shown to produce a temperature decrease in the hidden hand, suggesting that such illusory ownership produces disownership of the real hand. Here we apply immersive virtual reality (VR) to experimentally investigate this with respect to sensitivity to temperature change. Forty participants experienced immersion in a VR with a virtual body (VB) seen from a first person perspective. For half the participants the VB was consistent in posture and movement with their own body, and in the other half there was inconsistency. Temperature sensitivity on the palm of the hand was measured before and during the virtual experience. The results show that temperature sensitivity decreased in the consistent compared to the inconsistent condition. Moreover, the change in sensitivity was significantly correlated with the subjective illusion of virtual arm ownership but modulated by the illusion of ownership over the full virtual body. This suggests that a full body ownership illusion results in a unification of the virtual and real bodies into one overall entity - with proprioception and tactile sensations on the real body integrated with the visual presence of the virtual body. The results are interpreted in the framework of a"body matrix" recently introduced into the literature.

Is my hand connected to my body? The impact of body continuity and arm alignment on the virtual hand illusion

When a rubber hand is placed on a table top in a plausible position as if part of a person"s body, and is stroked synchronously with the person"s corresponding hidden real hand, an illusion of ownership over the rubber hand can occur (Botvinick and Cohen 1998). A similar result has been found with respect to a virtual hand portrayed in a virtual environment, a virtual hand illusion (Slater et al. 2008). The conditions under which these illusions occur have been the subject of considerable study. Here we exploited the flexibility of virtual reality to examine four contributory factors: visuo-tactile synchrony while stroking the virtual and the real arms, body continuity, alignment between the real and virtual arms, and the distance between them. We carried out three experiments on a total of 32 participants where these factors were varied. The results show that the subjective illusion of ownership over the virtual arm and the time to evoke this illusion are highly dependent on synchronous visuo-tactile stimulation and on connectivity of the virtual arm with the rest of the virtual body. The alignment between the real and virtual arms and the distance between these were less important. It was found that proprioceptive drift was not a sensitive measure of the illusion, but was only related to the distance between the real and virtual arms.

Virtual hand illusion induced by visuomotor correlations

Our body schema gives the subjective impression of being highly stable. However, a number of easily-evoked illusions illustrate its remarkable malleability. In the rubber-hand illusion, illusory ownership of a rubber-hand is evoked by synchronous visual and tactile stimulation on a visible rubber arm and on the hidden real arm. Ownership is concurrent with a proprioceptive illusion of displacement of the arm position towards the fake arm. We have previously shown that this illusion of ownership plus the proprioceptive displacement also occurs towards a virtual 3D projection of an arm when the appropriate synchronous visuotactile stimulation is provided. Our objective here was to explore whether these illusions (ownership and proprioceptive displacement) can be induced by only synchronous visuomotor stimulation, in the absence of tactile stimulation.

A simple model to describe the thixotropic behavior of paints.

We propose a simple rheological model to describe the thixotropic behavior of paints, since the classical hysteresis area, which is usually used, is not enough to evaluate thixotropy. The model is based on the assumption that viscosity is a direct measure of the structural level of the paint. The model depends on two equations: the Cross-Carreau equation to describe the equilibrium viscosity and a second order kinetic equation to express the time dependence of viscosity. Two characteristic thixotropic times are differentiated: one for the net structure breakdown, which is defined as a power law function of shear rate, and an other for the net structure buildup, which is not dependent on the shear rate. The knowledge of both kinetic processes can be used to improve the quality and applicability of paints. Five representative commercial protective marine paints are tested. They are based on chlorinated rubber, acrylic, alkyd, vinyl, and epoxy resins. The temperature dependence of the rheological behavior is also studied with the temperature ranging from 5 ºC to 35 ºC. It is found that the paints exhibit both shear thinning and thixotropic behavior. The model fits satisfactorily the thixotropy of the studied paints. It is also able to predict the thixotropy dependence on temperature. Both viscosity and the degree of thixotropy increase as the temperature decreases.

Extending body space in immersive virtual reality: a very long arm illusion

Recent studies have shown that a fake body part can be incorporated into human body representation through synchronous multisensory stimulation on the fake and corresponding real body part- the most famous example being the Rubber Hand Illusion. However, the extent to which gross asymmetries in the fake body can be assimilated remains unknown. Participants experienced, through a head-tracked stereo head-mounted display a virtual body coincident with their real body. There were 5 conditions in a between-groups experiment, with 10 participants per condition. In all conditions there was visuo-motor congruence between the real and virtual dominant arm. In an Incongruent condition (I), where the virtual arm length was equal to the real length, there was visuo-tactile incongruence. In four Congruent conditions there was visuo-tactile congruence, but the virtual arm lengths were either equal to (C1), double (C2), triple (C3) or quadruple (C4) the real ones. Questionnaire scores and defensive withdrawal movements in response to a threat showed that the overall level of ownership was high in both C1 and I, and there was no significant difference between these conditions. Additionally, participants experienced ownership over the virtual arm up to three times the length of the real one, and less strongly at four times the length. The illusion did decline, however, with the length of the virtual arm. In the C2-C4 conditions although a measure of proprioceptive drift positively correlated with virtual arm length, there was no correlation between the drift and ownership of the virtual arm, suggesting different underlying mechanisms between ownership and drift. Overall, these findings extend and enrich previous results that multisensory and sensorimotor information can reconstruct our perception of the body shape, size and symmetry even when this is not consistent with normal body proportions.