Efeito de Ácidos Fúlvicos e Nitrato na Fotode-Gradação do Metoprolol

O metoprolol é um beta-bloqueador utilizado no tratamento de várias doenças como hipertensão, arritmias, angina do peito, glaucoma e outros distúrbios rela-cionados com o sistema cardiovascular. Devido ao seu elevado consumo e baixa biodegradabilidade em particular nas estações de tratamento de águas residuais, (ETARs) torna-se importante conhecer o seu comportamento no meio ambiente. Uma das principais vias de degradação de contaminantes em águas naturais é a fotodegradação pela luz solar, a qual pode ser fortemente influenciada pelas subs-tâncias húmicas e os iões nitrato. Assim, o objetivo deste trabalho é o estudo da fotodegradação do metoprolol em água e na presença de sensibilizadores, nomeadamente ácidos fúlvicos, e iões nitrato. Para este estudo foram utilizados ácidos fúlvicos extraídos do Rio Vouga. Após uma primeira etapa para a escolha das melhores condições de análise do metoprolol por HPLC-UV, foram efetuados estudos de fotodegradação do meto-prolol em solução aquosa, usando um simulador de luz solar. A seguir, estudou-se o efeito da presença de ácidos fúlvicos e iões nitrato nas soluções. Verificou-se que a fotodegradação direta do metoprolol é praticamente nula ao fim de 48 horas de irradiação, no entanto as substâncias húmicas funcionam como fotossensibili-zadores acelerando a degradação. Os resultados experimentais ajustaram-se satisfatoriamente a uma cinética de pseudo - primeira ordem. Foi possível detetar por HPLC-UV a formação de três produtos de degradação do metoprolol. A fim de identificar a via pela qual as substâncias húmicas promovem a degrada-ção do metoprolol em soluções aquosas, foram utilizados sequestradores especí-ficos de 1O2 e radicais ·OH, verificando-se que a principal via de ação das subs-tâncias húmicas envolve o 1O2, formado na presença das mesmas, sob ação da luz solar. No entanto, os radicais ·OH estão também envolvidos. No que diz respeito à influência do nitrato, verificou-se que acelerava a fotodegra-dação do metoprolol, mas o seu efeito é muito menos acentuado do que o efeito das substâncias húmicas.

Avaliação do Potencial de Jatropha Curcas L. para Produção de Biodiesel (Santiago - Cabo Verde)

Este estudo teve como principal objectivo contribuir para a avaliação do potencial da espécie Jatropha curcas L. (purgueira) para a produção de biodiesel na ilha de Santiago – Cabo Verde. Foi efectuada uma caracterização de várias populações de plantas espontâneas ou cultivadas em diferentes regiões ecológicas da ilha de Santiago, bem como de 13 ecótipos existentes no banco de germoplasma do INIDA. Essa caracterização incidiu sobre um conjunto de caracteres morfológicos, produção de frutos e sementes, teor em óleo nas sementes e sua composição em ácidos gordos. As produções de frutos e semente foram muito baixas, com excepção da amostra Chã de Vaca, apresentando as populações espontâneas da ilha produções superiores às do banco. O teor em óleo das sementes variou entre 15,6% e 35%, o que foi inferior ao obtido em anteriores estudos. Verificou-se existir uma correlação entre o peso da semente e o teor em óleo apenas para as populações sub espontâneas/cultivadas. A composição em ácidos gordos não apresentou grandes diferenças face a anteriores trabalhos salientando-se os apreciáveis teores de ácido linolénico e linoleico. As amostras da Loura, Chã de Vacas e 17 do banco de germoplasma têm um perfil em ácidos gordos com maior teor de ácido oleico.

Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses

O presente trabalho tem como objetivo a otimização da etapa de fermentação dos açúcares obtidos a partir da drêche cervejeira para produção do bioetanol através da utilização das leveduras Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NCYC 2791 como agentes fermentativos. O meio de cultura usado para manter as culturas destas leveduras foi Yeast Extract Peptone Dextrose (YEPD). O principal propósito deste trabalho foi o de encontrar alternativas aos combustíveis fósseis, pautando-se por soluções inofensivas para o meio ambiente e sustentáveis. Assim, o trabalho está dividido em quatro etapas: 1) caraterização química e biológica da drêche; 2) pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática para primeiramente quebrar as moléculas de lenhina que envolvem os polímeros de celulose e hemicelulose e em seguida romper as ligações poliméricas destas macromoléculas por ação enzimática e transforma-las em açúcares simples, respetivamente, obtendo-se então a glucose, a maltose, a xilose e a arabinose; e, por último, 3) otimização da etapa de fermentação da glucose, maltose e das pentoses que constitui a condição essencial para se chegar à síntese do bioetanol de um modo eficiente e sustentável e 4) a recuperação do bioetanol produzido por destilação fracionada. A quantificação dos açúcares libertados no processo foi feita recorrendo a análises por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Neste estudo foram identificados e quantificados cinco açúcares: Arabinose, Glucose, Maltose, Ribose e Xilose. Na etapa de pré-tratamento e hidrólise enzimática foram usados os ácidos clorídrico (HCl) e nítrico (HNO3) com a concentração de 1% (m/m), e as enzimas Glucanex 100g e Ultraflo L. Foram testadas seis condições de pré-tratamento e hidrólise enzimática, alterando os parâmetros tempo de contacto e razão enzimas/massa de drêche, respetivamente, e mantendo a temperatura (50 ºC), velocidade de agitação (75 rpm) e concentração dos ácidos (1% (m/m)). No processamento de 25 g de drêche seca com 0,5 g de Glucanex, 0,5 mL de Ultraflo e um tempo de reação de 60 minutos para as enzimas foi obtida uma eficiência de 15%, em hidrolisado com 6% da celulose. Realizou-se a fermentação do hidrolisado resultante do pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática de drêche cervejeira e de meios sintéticos preparados com os açúcares puros, usando as duas estirpes selecionadas para este estudo: Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NYCY 2791. As eficiências de fermentação dos açúcares nos meios sintéticos foram superiores a 80% para ambas as leveduras. No entanto, as eficiências de fermentação do hidrolisado da drêche foram de 45,10% Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses pela Pichia stipitis e de 36,58 para Kluyveromyces marxianus, para um tempo de fermentação de 72 horas e à temperatura de 30 °C. O rendimento teórico em álcool no hidrolisado da drêche é de 0,27 g/g, três vezes maior do que o real (0,0856 g/g), para Pichia stipitis e de 0,19 g/g seis vezes maior do que o real (0,0308 g/g), para a Kluyveromyces marxianus.

DETECÇÃO DE SUBPRODUTOS DA DESINFECÇÃO COM CLORO EM ÁGUA DESSALINIZADA

A dessalinização da água do mar é um método usado para obter água potável. Na dessalinização da água também é necessária a desinfecção de água com o cloro. Esta desinfecção garante à água condições seguras em termos microbiológicos mas promove a formação de novas substâncias consideradas tóxicas, resultantes da reacção do cloro com a matéria orgânica presente na água. Essas substâncias são designados por subprodutos de desinfecção de água com o cloro (DBP) dos quais destacam-se os trihalometanos (THM), os ácidos haloacéticos (HAA), os haloacetonitrilos (HAN), as haloacetonas (HK). A concentração dessas substâncias em águas para consumo humano é muito baixa e constitui sempre um desafio a sua detecção e quantificação. Neste trabalho desenvolveu-se e optimizou-se métodos de análises de DBP em água para consumo humano. Os DBP voláteis foram analisados por headspace e cromatografia gasosa com detecção por captura electrónica (HS-GC-ECD) e por microextracção em fase sólida no headspace e cromatografia gasosa com detecção por captura electrónica (SPME-HS-GC-ECD). Para os DBP não voláteis (HAA) aplicou-se a extracção em fase sólida e cromatografia líquida com detector de fila de diodos (SPE-RPHPLC- DAD). Foram analisados os DBP na água dessalinizada por osmose inversa proveniente de Cabo Verde e na água da cidade de Porto, de forma a verificar as diferenças em termos qualitativos e quantitativos. Usou-se um planeamento factorial de Box-Behnken para a optimização de métodos analíticos. Este modelo foi igualmente aplicado na simulação laboratorial de dessalinização da água do mar por osmose inversa e desinfecção com o cloro, tendo como objectivo identificar os factores mais significativos na formação de DBP em água dessalinizada (pH, temperatura e tempo de desinfecção).

Análise do Sistema de Tratamento de Efluentes Gasosos de uma Central de Valorização Energética de Resíduos Sólidos Urbanos

O sistema de tratamento dos gases formados durante a combustão de Resíduos Sólidos Urbanos, (RSU), é um dos componentes mais importantes de uma instalação de incineração. O seu controlo e optimização asseguram a redução dos gases nocivos formados para valores que não representam quaisquer perigos para a saúde pública e ambiental, o que leva a incineração a ser considerada uma das técnicas mais seguras e eficientes para o tratamento dos RSU. A combinação desta técnica com produção de energia eléctrica, por recuperação de calor da combustão dos resíduos, tem contribuído gradualmente para o desenvolvimento socioeconómico. Este trabalho surgiu da necessidade de optimização do sistema de controlo dos gases ácidos, (HCl, NOx, SO2 e HF), da Central de Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos, (CTRSU), da Empresa Valorsul e dos respectivos consumos dos reagentes utilizados no tratamento dos referidos gases, nomeadamente o leite de cal e a amónia. No entanto, procedeu-se apenas com uma análise detalhada do referido sistema de controlo, de modo a identificar as principais dificuldades e possíveis soluções teóricas para as mesmas. Os conhecimentos adquiridos poderão contribuir futuramente para a optimização do sistema de controlo em questão, de modo a garantir a dosagem óptima dos referidos reagentes, diminuindo assim o custo dos mesmos. O presente trabalho também tem como objectivos, a compreensão da tecnologia de valorização energética de resíduos no contexto do tratamento de RSU em Portugal e a análise do processo de formação dos gases durante a combustão dos RSU, principalmente a dos gases ácidos. Em Portugal o tratamento dos RSU é sobretudo por eliminação, deposição directa em aterro sanitário, tendo ocupado em 2012, uma percentagem de 54% do total dos RSU produzidos, no entanto a valorização tem vindo a desenvolver-se e actualmente cerca de 21% dos resíduos produzidos é valorizado energeticamente. Do mesmo modo, a Reciclagem e a valorização orgânica têm progredido nos últimos anos, embora lentamente. A formação dos gases ácidos é influenciada sobretudo pela composição física dos RSU, que contêm na sua matriz materiais constituídos por átomos de azoto, enxofre, cloro e fluor e por certas condições operatórias de incineração, nomeadamente temperatura elevadas, humidade e excesso de ar. A composição física dos resíduos é um parâmetro não controlável pelo operador do sistema de tratamento dos gases, pelo que as condições de incineração devem ser adequadamente controladas, no âmbito de prevenir ou reduzir a formação destes gases. A CTRSU da Valorsul apresenta, em geral, um sistema de tratamento dos gases eficiente, garantido assim que os valores limites de emissão dos gases se encontrem em conformidade com a lei. No entanto, para cumprir este requisito é necessário um consumo excessivo da amónia e leite de cal utilizados no tratamento destes gases. O elevado consumo destes reagentes deve-se sobretudo à dificuldade de optimização da dosagem dos mesmos, como VI consequência de um atraso verificado no sistema de controlo dos gases implementado na Central, “Sample and Hold PID”. Este atraso é de aproximadamente dois minutos e é causado pelo tempo em que os gases levam a percorrer o ponto onde é feita a injecção dos reagentes até ao ponto de extracção dos gases na chaminé, mais o tempo de atraso imposto pelo sistema de monitorização em contínuo das emissões. Através do software simulink do MATLAB realizou-se uma simples simulação do sistema de controlo de emissão dos gases NOx e caudal de amónia, em malha aberta com controlador proporcional, com o objectivo de reproduzir os resultados obtidos através de um controlo real em malha aberta realizada na CTRSU. Verificou-se que estes estão de acordo com o esperado, ou seja as saídas dos controladores do caudal de amónia e concentração do NOx, correspondem às variações efectuadas na válvula de regulação de amónia. Como possíveis soluções teóricas para a redução do atraso do sistema, sugeriu-se a introdução de um compensador de atraso baseado na técnica de Predição de Smith, no sistema de controlo já implementado, ou a implementação de um novo sistema de controlo baseado em sistemas de inteligências artificiais, nomeadamente as Redes Neuronais.

Modelação cinética da conversão do furfural utilizando catalisadores multifuncionais

A utilização da biomassa como fonte de matéria-prima renovável para a obtenção de biocombustíveis e produtos de consumo pode reduzir os riscos geopolíticos e de segurança energética. As hemiceluloses – um dos principais componentes da biomassa vegetal - são convertidas industrialmente em furfural (Fur) que tem uma vasta gama de aplicações, sendo, por isso, considerado um dos compostos químicos renováveis de base mais importantes para biorefinarias. Este trabalho está relacionado com a valorização química do Fur, inserindo-se no conceito da Biorefinaria e nos objetivos de investigação do laboratório associado CICECO. Foi investigada a conversão catalítica do Fur em determinados bio-produtos de interesse para diversos setores da indústria química. Em particular, alquilfurfuril éteres, ésteres alquil-4-oxopentanoato, 5-metil-2-furanonas, ácido levulínico e gama-valerolactona são importantes para a produção de bio-aditivos para combustíveis, bio-polímeros, agroquímicos, aromas e fragrâncias, solventes, etc. A conversão do Fur nos bio-produtos envolve mecanismos reacionais complexos e requer o uso de catalisadores ácidos e de redução. A realização das múltiplas etapas num único reator é importante em termos de intensificação de processos. Neste trabalho, investigou-se a conversão do Fur em bio-produtos, num reator descontínuo fechado, a 120 ºC, utilizando catalisadores multifuncionais nanocristalinos do tipo zeólito beta contendo centros ativos de zircónio (Zr) e alumínio (Al). Com base numa revisão bibliográfica, propuseram-se dois modelos cinéticos pseudo-homogéneos para a conversão do Fur. Os modelos foram testados por ajuste das equações diferenciais ordinárias, representativas dos balanços às espécies reativas num reator descontínuo isotérmico, aos resultados experimentais de concentração versus tempo do Fur e cada um dos bio-produtos. Os estudos cinéticos foram combinados com os de caracterização dos catalisadores no estudo da influência das propriedades dos materiais nos diferentes passos do mecanismo global. Os centros ácidos de Al e Zr promoveram as reações ácidas e os de Zr eram essenciais para os passos de redução. No geral, as constantes cinéticas aparentes relativas às reações ácidas desejadas aumentaram com a razão Al/Zr dos catalisadores, e as dos passos de redução aumentaram com a diminuição da razão Si/Zr. O aumento da razão Al/Zr simultaneamente promoveu as reações indesejadas, diminuindo o rendimento total dos bio-produtos.