Una nuova strategia per la misurazione della distribuzione di CO2 in stratosfera

Nella regione del TIR, le transizioni spettrali vibro-rotazionali della CO2 sono sfruttate per ricavare la distribuzione di P e T negli esperimenti spaziali. Oltre all’importanza di questi due parametri, la loro conoscenza è necessaria per ricavare la distribuzione di qualsiasi molecola dalle sue transizioni spettrali. Per ricavare P e T si assume di conoscere il VMR della CO2. L’accuratezza con cui si ricava la distribuzione della CO2 insieme a quelle di P e T non è sufficiente. Inoltre, il VMR della CO2 aumenta nel corso degli anni. Per questo, in questa tesi si propone una nuova strategia per misurare la CO2 usando uno strumento satellitare a scansione del lembo. L’idea è quella di sfruttare le transizioni rotazionali pure dell’O2 nella regione del FIR per ricavare P e T. Poiché queste transizioni traggono origine da un momento di dipolo magnetico la loro forza di riga è molto bassa. Tuttavia, grazie alla grande abbondanza dell’O2 in atmosfera e alla lunghezza dei cammini ottici, queste transizioni sono tra le più intense nello spettro atmosferico del FIR. Il satellite considerato è posto su un’orbita quasi polare e lo strumento osserva l’emissione del lembo atmosferico in direzione opposta a quella di volo. Lo strumento ipotizzato è uno spettrometro a trasformata di Fourier con due porte di output ospitanti un detector per la regione del FIR e uno per quella del TIR. La risoluzione spettrale è di 0.004 cm-1. Mentre il NESR è di 5 nW. Il campionamento geometrico verticale dell’atmosfera è di 3 Km mentre quello orizzontale è di circa 100 Km. Usando la teoria dell’optimal estimation sono stati selezionati due set di intervalli spettrali da analizzare, uno per la regione del FIR e l’altro per la regione del TIR. Con queste ipotesi sono stati effettuati test di retrieval su osservati simulati per valutare le performance del sistema ipotizzato. Si è dimostrato che le transizioni della CO2 nella regione del TIR non sono sufficienti per ricavare P e T insieme al proprio VMR con precisione soddisfacente e che l’uso dell’informazione derivante dal FIR fa aumentare la qualità del retrieval. Le performance dell’esperimento permettono di ricavare il VMR della CO2 con una precisione di circa 1 ppm tra 10 Km e 60 Km con una risoluzione verticale di 3 Km e una orizzontale di circa 2.5° di latitudine. Si è quindi dimostrato la validità della strategia proposta in questo studio.

Processed CO2/O2 Float data from 4 deployments near Cape Verde Island (11/2010 - 06/2011)

In recent years, profiling floats, which form the basis of the successful international Argo observatory, are also being considered as platforms for marine biogeochemical research. This study showcases the utility of floats as a novel tool for combined gas measurements of CO2 partial pressure (pCO2) and O2. These float prototypes were equipped with a small-sized and submersible pCO2 sensor and an optode O2 sensor for highresolution measurements in the surface ocean layer. Four consecutive deployments were carried out during November 2010 and June 2011 near the Cape Verde Ocean Observatory (CVOO) in the eastern tropical North Atlantic. The profiling float performed upcasts every 31 h while measuring pCO2, O2, salinity, temperature, and hydrostatic pressure in the upper 200 m of the water column. To maintain accuracy, regular pCO2 sensor zeroings at depth and surface, as well as optode measurements in air, were performed for each profile. Through the application of data processing procedures (e.g., time-lag correction), accuracies of floatborne pCO2 measurements were greatly improved (10-15 µatm for the water column and 5 µatm for surface measurements). O2 measurements yielded an accuracy of 2 µmol/kg. First results of this pilot study show the possibility of using profiling floats as a platform for detailed and unattended observations of the marine carbon and oxygen cycle dynamics.

The Effect of Adding CO2 to Hypoxic Inspired Gas on Cerebral Blood Flow Velocity and Breathing during Incremental Exercise

Hypoxia increases the ventilatory response to exercise, which leads to hyperventilation-induced hypocapnia and subsequent reduction in cerebral blood flow (CBF). We studied the effects of adding CO2 to a hypoxic inspired gas on CBF during heavy exercise in an altitude naïve population. We hypothesized that augmented inspired CO2 and hypoxia would exert synergistic effects on increasing CBF during exercise, which would improve exercise capacity compared to hypocapnic hypoxia. We also examined the responsiveness of CO2 and O2 chemoreception on the regulation ventilation (E) during incremental exercise. We measured middle cerebral artery velocity (MCAv; index of CBF), E, end-tidal PCO2, respiratory compensation threshold (RC) and ventilatory response to exercise (E slope) in ten healthy men during incremental cycling to exhaustion in normoxia and hypoxia (FIO2 = 0.10) with and without augmenting the fraction of inspired CO2 (FICO2). During exercise in normoxia, augmenting FICO2 elevated MCAv throughout exercise and lowered both RC onset andE slope below RC (P<0.05). In hypoxia, MCAv and E slope below RC during exercise were elevated, while the onset of RC occurred at lower exercise intensity (P<0.05). Augmenting FICO2 in hypoxia increased E at RC (P<0.05) but no difference was observed in RC onset, MCAv, or E slope below RC (P>0.05). The E slope above RC was unchanged with either hypoxia or augmented FICO2 (P>0.05). We found augmenting FICO2 increased CBF during sub-maximal exercise in normoxia, but not in hypoxia, indicating that the 'normal' cerebrovascular response to hypercapnia is blunted during exercise in hypoxia, possibly due to an exhaustion of cerebral vasodilatory reserve. This finding may explain the lack of improvement of exercise capacity in hypoxia with augmented CO2. Our data further indicate that, during exercise below RC, chemoreception is responsive, while above RC the ventilatory response to CO2 is blunted.

Separação de CO2 por meio da tecnologia PSA

This paper describes the separation of CO2 from a gas mixture containing 25% CO2, 4% O2 and 71% N2 using the pressure swing adsorption (PSA) technique. The adsorbent selected was the zeolite 13X due to its great adsorption capacity for CO2 and selectivity towards the other components of the gas mixture. The experimental technique was designed to identify the most important variables for the process and to optimize it. It is shown that the PSA technique can be used to separate CO2 from O2 and N2 to obtain an effluent containing 2% CO2 with 99% separation efficiency.

On the validity of thermogravimetric determination of carbon gasification kinetics

Thermogravimetric analysis has been widely applied in kinetic studies of carbon gasification, with the associated temporal weight change profiles being used to extract kinetic information and to validate gasification models. However the weight change profiles are not always governed by the intrinsic gasification activity because of the effect of chemisorption and its dynamics. In the present work we theoretically determine the criteria under which weight change profiles can be used to determine intrinsic kinetics for CO2 and O2 gasification by examining the region in which the chemisorption dynamics can be assumed pseudo-steady. It is found that the validity of the pseudo-steady assumption depends on the experimental conditions as well as on the initial surface area of carbon. Based on known mechanisms and rate constants an active surface area region is identified within which the steady state assumption is valid and the effect of chemisorption dynamics is negligible. The size of the permissible region is sensitive to the reaction temperature and gas pressure. The results indicate that in some cases the thermogravimetric data should be used with caution in kinetic studies. A large amount of literature on thermogravimetric analyzer determined char gasification kinetics is examined and the importance of chemisorption dynamics for the data assessed.

Conservação pós-colheita do milho verde minimamente processado sob atmosfera controlada e refrigeração

O consumo de espigas de milho verde com endosperma normal é tradicional, no Brasil, e a sua comercialização in natura é cada vez maior no mercado de produtos minimamente processados, mostrando a necessidade de mais estudos a respeito de sua vida útil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de duas atmosferas controladas (2% O2 + 8% CO2, 4% O2 + 8% CO2) e atmosfera ambiente, na qualidade de milho verde, do tipo normal Embrapa HT1, minimamente processado, durante 12 dias de armazenamento, a 5 °C. As atmosferas controladas foram eficientes em reduzir a perda de massa das espigas de milho, apresentando também menores valores de acidez titulável, o que indica menor atividade respiratória. Os sólidos solúveis, os carotenoides totais, a zeaxantina, a firmeza e os teores de glicose, frutose e sacarose foram influenciados somente pelo tempo de armazenamento, com maiores teores de açúcares redutores em relação aos da sacarose durante todo o armazenamento. O valor L* apresentou decréscimo até o oitavo dia de armazenamento, em todas as atmosferas estudadas, com pequeno aumento no controle até o 12º dia. Todas as amostras analisadas, independentemente das atmosferas de conservação, encontravam-se dentro dos limites microbiológicos aceitáveis e seguros para consumo.

Produção de SCO (Single Cell Oil) para biodiesel a partir da microalga Chlorella protothecoides em diversos bioreactores com troca simbiótica de correntes gasosas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Edible coatings based on chitosan-beeswax emulsions

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

A Novel Autonomous Observation Platform for Multi-Disciplinary Investigations at the Cape Verde Ocean Observatory (CVOO)

In order to investigate the spatial and temporal variability (daily, seasonal and inter-annual) of CO2 and O2 air-sea fluxes and their underlying processes, a dense network of observations is required. For this purpose, the Cape Verde Ocean Observatory (CVOO) provides a unique infrastructure. Information thus obtained also links biological productivity and atmospheric composition. To expand these capabilities, a novel “virtual mooring” approach for high resolution measurements, based on a modified NEMO profiling float, is pursued. This Profiling Float was equipped with O2 and pCO2 sensors for the first time, in order to collect daily depth profiles (0-200 m) in the vicinity of the ocean site. Data access and remote control is provided through Iridium satellite telemetry. Recalibrations and redeployments are carried out every 1-3 month. First, we present the new developed instrument and the innovative in situ and real-time approach behind. Second, we show the inter-disciplinary scientific objectives which will benefit from this approach as a result of the intensive partnership between IFM-GEOMAR and INDP during the last years.

Caracterização química e física de batatas 'Ágata' minimamente processadas, embaladas sob diferentes atmosferas modificadas ativas

O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações químicas e físicas em batatas 'Ágata' minimamente processadas, embaladas sob diferentes atmosferas, durante o armazenamento refrigerado. Batatas 'Ágata' foram minimamente processadas como minibatatas e embaladas em filmes de náilon multicamadas. Os tratamentos aplicados no momento da embalagem foram o vácuo parcial e as misturas 10%CO2, 2%O2, 88%N2 ou 5%CO2, 5%O2, 90%N2. Em seguida, foram armazenadas a 5ºC. A cada três dias, amostras foram avaliadas quanto ao índice de escurecimento, atividade da polifenoloxidase e peroxidase, firmeza, sólidos solúveis totais e acidez titulável. O armazenamento sob vácuo parcial foi o mais eficaz no controle do escurecimento, da minimização da atividade da polifenoloxidase e da peroxidase, prevenindo alterações nos teores de sólidos solúveis totais, redução da firmeza, encharcamento da embalagem e maior acidez titulável. Os demais tratamentos apresentaram rápido desenvolvimento do escurecimento, aumento de firmeza em decorrência de ressecamento dos tubérculos, elevação nos sólidos solúveis totais e menor desenvolvimento da acidez em comparação ao tratamento sob vácuo parcial. A utilização de vácuo parcial foi a mais recomendada para a manutenção da qualidade das minibatatas. Todavia, outros tratamentos que busquem a manutenção da firmeza e frescor, sem o desenvolvimento de off-flavors e sem escurecimento, devem ser avaliados.

Uso de atmosfera controlada para conservação pós-colheita do mamão 'Golden'

Frutos de mamoeiro 'Golden' colhidos no estádio 3 de maturação foram armazenados sob controle de atmosfera (3%O2 e 3%CO2 , 3%O2 e 6%CO2 ou 8%CO2 , 5%O2 e 8%CO2) e sob atmosfera ambiente (70% ou 90% U.R.), por 20 ou 25 dias, seguidos de mais 5 dias em atmosfera ambiente, a 10º C. Após 4 dias a 22º C não se verificaram muitas diferenças entre tratamentos, porém o maior teor de sólidos solúveis em frutos armazenados sob 3%O2/3%CO2, e os maiores índices de maturidade nos frutos armazenados sob 3%O2/6%CO2, por 20 dias, sugerem que novos estudos possam ser realizados adotando-se tais concentrações.

Modified atmosphere packaging extending the storage life of 'douradão' peach

'Douradão' peach is a perishable product and when cold stored is subject to chilling injury. The objective of the experiment was to evaluate the effect of modified atmosphere packaging (MAP) and cold storage on quality and storage life of these peaches. Fruits were packed in polypropylene (PP) trays and placed inside low density polyethylene (LDPE) bags (30, 50, 60, 75 μm thickness) with active modified atmosphere (10 kPa CO2 + 1.5kPa O2, balance N2). The control was made with peaches held in nonwrapped PP trays. Fruits were kept at 1 ± 1 °C and 90 ± 5% relative humidity (RH) for 28 days and CO2 and O2 within packages was monitored every two days. After 14, 21 and 28 days, samples were withdrawn from MAP and kept in air at 25 ± 1 °C and 90 ± 5% RH for ripening. On the day of removal from the cold storage and after 4 days, peaches were evaluated for weight loss, decay incidence, flesh firmness, woolliness incidence, soluble solids content (SSC), titratable acidity (TA) and juice content. The results showed that MAP had influence on reducing weight loss and prevented postharvest decay. MAP of 1-2 kPa O2 and 3-6 kPa CO2 at 1 °C (from 50 and 60 μm LDPE films) were effective for keeping good quality of 'Douradão' peaches during 28 days of storage, the ripe fruits showed reduced incidence of woolliness, adequate juiciness and flesh firmness. Packages of 30 and 75 μm LDPE films were ineffective for reducing woolliness during cold storage. MAP fruits showed lower SSC and no relevant effect on TA. Control fruits did not present marketable conditions after 14 days of cold storage.

Sobrevivência de Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici Raça 2 submetido à técnica da solarização associada à incorporação de folhas de mandioca

A solarização combinada com a prévia adição de material orgânico propicia controle efetivo de diversos fungos de solo que de outra forma são de difícil erradicação, permitindo, também, redução do tempo de tratamento. O objetivo do trabalho foi avaliar o controle do fungo Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici Raça 2, por meio da incorporação da parte aérea de mandioca brava (Manihot utilisima) e mandioca mansa (Manihot dulcis) seguido de solarização do solo. Foi realizado experimento de campo, onde incorporou-se 3 Kg/m² da parte aérea de mandioca brava e mandioca mansa, separadamente. O experimento constou de seis tratamentos (solarização + mandioca brava; solarização + mandioca mansa; solo solarizado; solo; mandioca brava e mandioca mansa). A sobrevivência do fungo foi avaliado por meio das estruturas de resistência em meio semi-seletivo de Komada, aos 7, 14, 21 e 28 dias do início do experimento. As temperaturas do solo foram monitoradas através de um coletor de dados Tipo CR23X (Campbell Scientific) e a quantificação dos gases (CO2 e O2) foi feita pelo equipamento analisador de gases (Testo 325-1). Nos tratamentos solarizados, a temperatura do solo e aprisionamento de CO2 foram maiores em relação à testemunha (solo) e aos tratamentos apenas com a incorporação de material vegetal. A associação da incorporação de mandioca, tanto a "brava" quanto a "mansa", com a solarização, proporcionou a inativação de F. oxysporum f.sp. lycopersici Raça 2, podendo atuar no controle da doença murcha de fusarium causada por este patógeno. Os demais tratamentos foram inócuos, permitindo a sobrevivência do fungo.

Atmosfera modificada na conservação da qualidade de uva 'Thompson Seedless' e na redução da podridão de Aspergillus

Existe uma demanda, na região semiárida produtora de uvas no Submédio São Francisco, por medidas sustentáveis de controle de doenças pós-colheita, uma vez que o modelo atual de revestimento de caixas com polietileno de alta densidade, associado ao metabissulfito de sódio, não tem se mostrado eficiente no controle dos fungos que ocorrem na região. O objetivo desse trabalho foi estudar um controle da podridão por Aspergillus em uvas 'Thompson Seedless' por meio da modificação da atmosfera, pelo envolvimento de caixas de uva em bolsões de poliamida. Comparou-se o bolsão de poliamida (PA) ao de polietileno alta densidade (PEAD), comumente usado na região, combinados ou não com o metabissulfito de sódio (SO2). Frutos provenientes de propriedade comercial, após serem selecionados e desinfestados foram feridos com alfinete entomológico e inoculados com uma suspensão de Aspergillus niger na concentração de 10(6) conídios.mL-¹ e submetidos à câmara úmida por 24 horas. Em seguida as caixas de uva foram colocadas em bolsões específicos de acordo com o tratamento e armazenadas em câmara fria à temperatura de 2 ºC e umidade relativa de 75%, durante 40 dias. A partir do 12º dia de armazenagem foram feitas avaliações semanais da incidência da doença e de variáveis físico-químicas: perda de massa, sólidos solúveis totais (SST), pH, acidez titulável (AT), ratio (SST/AT); peroxidase (POD) e medição das concentrações de CO2 e O2 até o 40º dia. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente ao acaso em parcelas subdivididas com cinco repetições. O revestimento de caixas de uva em bolsões de poliamida, mesmo sem o uso de metabissulfito de sódio, apresenta-se como uma alternativa viável na manutenção da qualidade pós-colheita de uva "Thompson Seddless", bem como na redução de podridão causada por A. Niger. A enzima peroxidase pode ter atuado no processo de manutenção de qualidade da fruta, contribuindo para uma redução dos níveis da doença em uvas.