Ceratonia siliqua L. hydroethanolic extract obtained by ultrasonication: antioxidant activity, phenolic compounds profile and effects in yogurts functionalized with their free and microencapsulated forms

Bioactive extracts were obtained from powdered carob pulp through an ultrasound extraction process and then evaluated in terms of antioxidant activity. Ten minutes of ultrasonication at 375 Hz were the optimal conditions leading to an extract with the highest antioxidant effects. After its chemical characterization, which revealed the preponderance of gallotannins, the extract (free and microencapsulated) was incorporated in yogurts. The microspheres were prepared using an extract/sodium alginate ratio of 100/400 (mg mg(-1)) selected after testing different ratios. The yogurts with the free extract exhibited higher antioxidant activity than the samples added with the encapsulated extracts, showing the preserving role of alginate as a coating material. None of the forms significantly altered the yogurt's nutritional value. This study confirmed the efficiency of microencapsulation to stabilize functional ingredients in food matrices maintaining almost the structural integrity of polyphenols extracted from carob pulp and furthermore improving the antioxidant potency of the final product.

Simulação de um sistema de tratamento de águas residuais de lamas ativadas

A modelação matemática de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) tem sido uma ferramenta de enorme utilidade nas fases de projeto e de exploração destas estruturas de tratamento. O presente estudo teve por objetivo principal construir um modelo matemático da ETAR de Bragança, em particular do seu tratamento biológico de lamas ativadas, com vista a avaliar, compreender e otimizar o seu desempenho. A construção do modelo foi efetuada com recurso ao ambiente de simulação WRc STOAT 5.0. O processo de lamas ativadas foi descrito pelo modelo de referência ASAL3. O modelo construído foi calibrado e validado com base em dados experimentais de 2015, obtidos no âmbito do programa de controlo analítico da ETAR. O modelo foi ainda utilizado para avaliar a qualidade do efluente em resposta a alterações do caudal e composição do afluente, a alterações de condições operacionais e a outras alternativas de tratamento. O modelo mostrou-se bastante adequado na descrição da evolução mensal da qualidade do efluente final da ETAR relativamente aos parâmetros Sólidos Suspensos Totais (SST) e Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5), embora apresente uma tendência para os subestimar em 1,5 e 3,5 mg/L, respetivamente. Em relação ao azoto total, os valores simulados aproximaram-se dos valores reais, quando se aumentaram as taxas de recirculação interna para 400%, um fator de cerca de 4 vezes superior. Os resultados do modelo e dos cenários mostram e reforçam o bom desempenho e a operação otimizada da ETAR em relação a remoção de SST e CBO5. Em relação ao azoto total, a ETAR não assegura de forma sistemática uma eficiência elevada, mas apresenta um bom desempenho, face ao que o modelo consegue explicar para as mesmas condições operacionais. Através do estudo de cenários procurou-se encontrar alternativas de tratamento eficientes e viáveis de remoção de azoto total, mas não se identificaram soluções que assegurassem decargas de azoto abaixo dos limites legais. Os melhores resultados que se alcançaram para a remoção deste contaminante estão associados ao aumento das taxas de recirculação interna do sistema pré-anóxico existente e a uma configuração do tipo Bardenpho de quatro estágios com alimentação distribuída, em proporções iguais, pelos dois estágios anóxicos. Outras soluções que envolvam tecnologias distintas podem e devem ser equacionadas em projetos futuros que visem a melhoria de eficiência de remoção de azoto da ETAR.

Magnetic carbon xerogels for the catalytic wet peroxide oxidation of sulfamethoxazole in environmentally relevant water matrices

Novel magnetic carbon xerogels consisting of interconnected carbon microspheres with iron and/or cobalt microparticles embedded in their structure were developed by a simple route. As inferred from the characterization data, materials with distinctive properties may be directly obtained upon inclusion of iron and/or cobalt precursors during the sol-gel polymerization of resorcinol and formaldehyde, followed by thermal annealing. The unique properties of these magnetic carbon xerogels were explored in the catalytic wet peroxide oxidation (CWPO) of an antimicrobial agent typically found throughout the urban water cycle – sulfamethoxazole (SMX). A clear synergistic effect arises from the inclusion of cobalt and iron in carbon xerogels (CX/CoFe),the resulting magnetic material revealing a better performance in the CWPO of SMX at the ppb level(500 microg L−1) when compared to that of monometallic carbon xerogels containing only iron or cobalt.This effect was ascribed to the increased accessibility of highly active iron species promoted by the simultaneous incorporation of cobalt.The performance of the CWPO process in the presence of CX/CoFe was also evaluated in environmentally relevant water matrices, namely in drinking water and secondary treated wastewater, considered in addition to ultrapure water. It was found that the performance decreases when applied to more complex water and wastewater samples. Nevertheless, the ability of the CWPO technology for the elimination of SMX in secondary treated wastewater was unequivocally shown, with 96.8% of its initial content being removed after 6 h of reaction in the presence of CX/CoFe, at atmospheric pressure, room temperature(T = 25◦C), pH = 3, [H2O2]0= 500 mg L−1and catalyst load = 80 mg L−1. A similar performance (97.8% SMX removal) is obtained in 30 min when the reaction temperature is slightly increased up to 60◦C in an ultra-pure water matrix. Synthetic water containing humic acid, bicarbonate, sulphate or chloride, was also tested. The results suggest the scavenging effect of the different anions considered, as well as the negative impact of dissolved organic matter typically found in secondary treated wastewater, as simulated by the presence of humic acid.An in-situ magnetic separation procedure was applied for catalyst recovery and re-use during reusability cycles performed to mimic real-scale applications. CWPO runs performed with increased SMX concentration (10 mg L−1), under a water treatment process intensification approach, allowed to evalu-ate the mineralization levels obtained, the antimicrobial activity of the treated water, and to propose adegradation mechanism for the CWPO of SMX.