Optimal synthesis of anaerobic digester networks

The objective of this paper is to develop a mathematical model for the synthesis of anaerobic digester networks based on the optimization of a superstructure that relies on a non-linear programming formulation. The proposed model contains the kinetic and hydraulic equations developed by Pontes and Pinto [Chemical Engineering journal 122 (2006) 65-80] for two types of digesters, namely UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) and EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) reactors. The objective function minimizes the overall sum of the reactor volumes. The optimization results show that a recycle stream is only effective in case of a reactor with short-circuit, such as the UASB reactor. Sensitivity analysis was performed in the one and two-digester network superstructures, for the following parameters: UASB reactor short-circuit fraction and the EGSB reactor maximum organic load, and the corresponding results vary considerably in terms of digester volumes. Scenarios for three and four-digester network superstructures were optimized and compared with the results from fewer digesters. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Optimal synthesis of Fenton reactor networks for phenol degradation

There is an increasing need to treat effluents contaminated with phenol with advanced oxidation processes (AOPs) to minimize their impact on the environment as well as on bacteriological populations of other wastewater treatment systems. One of the most promising AOPs is the Fenton process that relies on the Fenton reaction. Nevertheless, there are no systematic studies on Fenton reactor networks. The objective of this paper is to develop a strategy for the optimal synthesis of Fenton reactor networks. The strategy is based on a superstructure optimization approach that is represented as a mixed integer non-linear programming (MINLP) model. Network superstructures with multiple Fenton reactors are optimized with the objective of minimizing the sum of capital, operation and depreciation costs of the effluent treatment system. The optimal solutions obtained provide the reactor volumes and network configuration, as well as the quantities of the reactants used in the Fenton process. Examples based on a case study show that multi-reactor networks yield decrease of up to 45% in overall costs for the treatment plant. (C) 2010 The Institution of Chemical Engineers. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Direct physical interaction between DnaG primase and DnaB helicase of Escherichia coli is necessary for optimal synthesis of primer RNA

The primase DnaG of Escherichia coli requires the participation of the replicative helicase DnaB for optimal synthesis of primer RNA for lagging strand replication. However, previous studies had not determined whether the activation of the primase or its loading on the template was accomplished by a helicase-mediated structural alteration of the single-stranded DNA or by a direct physical interaction between the DnaB and the DnaG proteins. In this paper we present evidence supporting direct interaction between the two proteins. We have mapped the surfaces of interaction on both DnaG and DnaB and show further that mutations that reduce the physical interaction also cause a significant reduction in primer synthesis. Thus, the physical interaction reported here appears to be physiologically significant.

Optimal synthesis of liquid-liquid multistage extractors

Presentation in the 11th European Symposium of the Working Party on Computer Aided Process Engineering, Kolding, Denmark, May 27-30, 2001.

Optimal synthesis of thermally coupled distillation sequences using a novel MILP approach

This paper introduces a novel MILP approach for the design of distillation columns sequences of zeotropic mixtures that explicitly include from conventional to fully thermally coupled sequences and divided wall columns with a single wall. The model is based on the use of two superstructure levels. In the upper level a superstructure that includes all the basic sequences of separation tasks is postulated. The lower level is an extended tree that explicitly includes different thermal states and compositions of the feed to a given separation task. In that way, it is possible to a priori optimize all the possible separation tasks involved in the superstructure. A set of logical relationships relates the feasible sequences with the optimized tasks in the extended tree resulting in a MILP to select the optimal sequence. The performance of the model in terms of robustness and computational time is illustrated with several examples.

Caractérisation tridimensionnelle de l’amplitude articulaire de l’épaule

L’épaule est l’articulation la plus mobile et la plus instable du corps humain dû à la faible quantité de contraintes osseuses et au rôle des tissus mous qui lui confèrent au moins une dizaine de degrés de liberté. La mobilité de l’épaule est un facteur de performance dans plusieurs sports. Mais son instabilité engendre des troubles musculo-squelettiques, dont les déchirures de la coiffe des rotateurs sont fréquentes et les plus handicapantes. L’évaluation de l’amplitude articulaire est un indice commun de la fonction de l’épaule, toutefois elle est souvent limitée à quelques mesures planaires pour lesquelles les degrés de liberté varient indépendamment les uns des autres. Ces valeurs utilisées dans les modèles de simulation musculo-squelettiques peuvent amener à des solutions non physiologiques. L’objectif de cette thèse était de développer des outils pour la caractérisation de la mobilité articulaire tri-dimensionnelle de l’épaule, en passant par i) fournir une méthode et son approche expérimentale pour évaluer l’amplitude articulaire tridimensionnelle de l’épaule incluant des interactions entre les degrés de liberté ; ii) proposer une représentation permettant d’interpréter les données tri-dimensionnelles obtenues; iii) présenter des amplitudes articulaires normalisées, iv) implémenter une amplitude articulaire tridimensionnelle au sein d’un modèle de simulation numérique afin de générer des mouvements sportifs optimaux plus réalistes; v) prédire des amplitudes articulaires sécuritaires et vi) des exercices de rééducation sécuritaires pour des patients ayant subi une réparation de la coiffe des rotateurs. i) Seize sujets ont été réalisé séries de mouvements d’amplitudes maximales actifs avec des combinaisons entre les différents degrés de liberté de l’épaule. Un système d’analyse du mouvement couplé à un modèle cinématique du membre supérieur a été utilisé pour estimer les cinématiques articulaires tridimensionnelles. ii) L’ensemble des orientations définies par une séquence de trois angles a été inclus dans un polyèdre non convexe représentant l’espace de mobilité articulaire prenant en compte les interactions entre les degrés de liberté. La combinaison des séries d’élévation et de rotation est recommandée pour évaluer l’amplitude articulaire complète de l’épaule. iii) Un espace de mobilité normalisé a également été défini en englobant les positions atteintes par au moins 50% des sujets et de volume moyen. iv) Cet espace moyen, définissant la mobilité physiologiques, a été utilisé au sein d’un modèle de simulation cinématique utilisé pour optimiser la technique d’un élément acrobatique de lâcher de barres réalisée par des gymnastes. Avec l’utilisation régulière de limites articulaires planaires pour contraindre la mobilité de l’épaule, seulement 17% des solutions optimales sont physiologiques. En plus, d’assurer le réalisme des solutions, notre contrainte articulaire tridimensionnelle n’a pas affecté le coût de calculs de l’optimisation. v) et vi) Les seize participants ont également réalisé des séries d’amplitudes articulaires passives et des exercices de rééducation passifs. La contrainte dans l’ensemble des muscles de la coiffe des rotateurs au cours de ces mouvements a été estimée à l’aide d’un modèle musculo-squelettique reproduisant différents types et tailles de déchirures. Des seuils de contrainte sécuritaires ont été utilisés pour distinguer les amplitudes de mouvements risquées ou non pour l’intégrité de la réparation chirurgicale. Une taille de déchirure plus grande ainsi que les déchirures affectant plusieurs muscles ont contribué à réduire l’espace de mobilité articulaire sécuritaire. Principalement les élévations gléno-humérales inférieures à 38° et supérieures à 65°, ou réalisées avec le bras maintenu en rotation interne engendrent des contraintes excessives pour la plupart des types et des tailles de blessure lors de mouvements d’abduction, de scaption ou de flexion. Cette thèse a développé une représentation innovante de la mobilité de l’épaule, qui tient compte des interactions entre les degrés de liberté. Grâce à cette représentation, l’évaluation clinique pourra être plus exhaustive et donc élargir les possibilités de diagnostiquer les troubles de l’épaule. La simulation de mouvement peut maintenant être plus réaliste. Finalement, nous avons montré l’importance de personnaliser la rééducation des patients en termes d’amplitude articulaire, puisque des exercices passifs de rééducation précoces peuvent contribuer à une re-déchirure à cause d’une contrainte trop importante qu’ils imposent aux tendons.

Caractérisation tridimensionnelle de l’amplitude articulaire de l’épaule

L’épaule est l’articulation la plus mobile et la plus instable du corps humain dû à la faible quantité de contraintes osseuses et au rôle des tissus mous qui lui confèrent au moins une dizaine de degrés de liberté. La mobilité de l’épaule est un facteur de performance dans plusieurs sports. Mais son instabilité engendre des troubles musculo-squelettiques, dont les déchirures de la coiffe des rotateurs sont fréquentes et les plus handicapantes. L’évaluation de l’amplitude articulaire est un indice commun de la fonction de l’épaule, toutefois elle est souvent limitée à quelques mesures planaires pour lesquelles les degrés de liberté varient indépendamment les uns des autres. Ces valeurs utilisées dans les modèles de simulation musculo-squelettiques peuvent amener à des solutions non physiologiques. L’objectif de cette thèse était de développer des outils pour la caractérisation de la mobilité articulaire tri-dimensionnelle de l’épaule, en passant par i) fournir une méthode et son approche expérimentale pour évaluer l’amplitude articulaire tridimensionnelle de l’épaule incluant des interactions entre les degrés de liberté ; ii) proposer une représentation permettant d’interpréter les données tri-dimensionnelles obtenues; iii) présenter des amplitudes articulaires normalisées, iv) implémenter une amplitude articulaire tridimensionnelle au sein d’un modèle de simulation numérique afin de générer des mouvements sportifs optimaux plus réalistes; v) prédire des amplitudes articulaires sécuritaires et vi) des exercices de rééducation sécuritaires pour des patients ayant subi une réparation de la coiffe des rotateurs. i) Seize sujets ont été réalisé séries de mouvements d’amplitudes maximales actifs avec des combinaisons entre les différents degrés de liberté de l’épaule. Un système d’analyse du mouvement couplé à un modèle cinématique du membre supérieur a été utilisé pour estimer les cinématiques articulaires tridimensionnelles. ii) L’ensemble des orientations définies par une séquence de trois angles a été inclus dans un polyèdre non convexe représentant l’espace de mobilité articulaire prenant en compte les interactions entre les degrés de liberté. La combinaison des séries d’élévation et de rotation est recommandée pour évaluer l’amplitude articulaire complète de l’épaule. iii) Un espace de mobilité normalisé a également été défini en englobant les positions atteintes par au moins 50% des sujets et de volume moyen. iv) Cet espace moyen, définissant la mobilité physiologiques, a été utilisé au sein d’un modèle de simulation cinématique utilisé pour optimiser la technique d’un élément acrobatique de lâcher de barres réalisée par des gymnastes. Avec l’utilisation régulière de limites articulaires planaires pour contraindre la mobilité de l’épaule, seulement 17% des solutions optimales sont physiologiques. En plus, d’assurer le réalisme des solutions, notre contrainte articulaire tridimensionnelle n’a pas affecté le coût de calculs de l’optimisation. v) et vi) Les seize participants ont également réalisé des séries d’amplitudes articulaires passives et des exercices de rééducation passifs. La contrainte dans l’ensemble des muscles de la coiffe des rotateurs au cours de ces mouvements a été estimée à l’aide d’un modèle musculo-squelettique reproduisant différents types et tailles de déchirures. Des seuils de contrainte sécuritaires ont été utilisés pour distinguer les amplitudes de mouvements risquées ou non pour l’intégrité de la réparation chirurgicale. Une taille de déchirure plus grande ainsi que les déchirures affectant plusieurs muscles ont contribué à réduire l’espace de mobilité articulaire sécuritaire. Principalement les élévations gléno-humérales inférieures à 38° et supérieures à 65°, ou réalisées avec le bras maintenu en rotation interne engendrent des contraintes excessives pour la plupart des types et des tailles de blessure lors de mouvements d’abduction, de scaption ou de flexion. Cette thèse a développé une représentation innovante de la mobilité de l’épaule, qui tient compte des interactions entre les degrés de liberté. Grâce à cette représentation, l’évaluation clinique pourra être plus exhaustive et donc élargir les possibilités de diagnostiquer les troubles de l’épaule. La simulation de mouvement peut maintenant être plus réaliste. Finalement, nous avons montré l’importance de personnaliser la rééducation des patients en termes d’amplitude articulaire, puisque des exercices passifs de rééducation précoces peuvent contribuer à une re-déchirure à cause d’une contrainte trop importante qu’ils imposent aux tendons.

Synthesis and proton conduction properties of lanthanide amino-sulfophosphonates

Crystalline acid-functionalized metal phosphonates are potential candidates as proton conducting electrolytes. Their frameworks can be chemically modified to contain proton carriers such as acidic groups (P-OH; -SO3H, -COOH,…) and guest molecules (H2O, NH3,…) that generates hydrogen bond networks stable in a wide range of temperature [1,2]. In this work, focus is laid on properties derived from the combination of lanthanide ions with the amino-sulfophosphonate ligand (H2O3PCH2)2-N-(CH2)2-SO3H. Hightrough-put screening was followed to reach the optimal synthesis conditions under solvothermal conditions at 140 ºC. Isolated polycrystalline solids, Ln[(O3PCH2)2-NH-(CH2)2-SO3H].2H2O (Ln= La, Pr and Sm), crystallize in the monoclinic (La) and orthorhombic (Pr and Sm) systems with unit cell volume of ~2548 Å3. Preliminary proton conductivity measurements for Sm derivative have been carried out between 25º and 80 ºC at relative humidity (RH) values of 70 % and 95 %. The sample exhibits enhanced conductivity at high RH and T (Figure 1) and constant activation energies of 0.4 eV, typical of a Grothuss mechanism of proton.

Genome-wide transposon insertion scanning of environmental survival functions in the polycyclic aromatic hydrocarbon degrading bacterium Sphingomonas wittichii RW1.

Sphingomonas wittichii RW1 is a dibenzofuran and dibenzodioxin-degrading bacterium with potentially interesting properties for bioaugmentation of contaminated sites. In order to understand the capacity of the microorganism to survive in the environment we used a genome-wide transposon scanning approach. RW1 transposon libraries were generated with around 22 000 independent insertions. Libraries were grown for an average of 50 generations (five successive passages in batch liquid medium) with salicylate as sole carbon and energy source in presence or absence of salt stress at -1.5 MPa. Alternatively, libraries were grown in sand with salicylate, at 50% water holding capacity, for 4 and 10 days (equivalent to 7 generations). Library DNA was recovered from the different growth conditions and scanned by ultrahigh throughput sequencing for the positions and numbers of inserted transposed kanamycin resistance gene. No transposon reads were recovered in 579 genes (10% of all annotated genes in the RW1 genome) in any of the libraries, suggesting those to be essential for survival under the used conditions. Libraries recovered from sand differed strongly from those incubated in liquid batch medium. In particular, important functions for survival of cells in sand at the short term concerned nutrient scavenging, energy metabolism and motility. In contrast to this, fatty acid metabolism and oxidative stress response were essential for longer term survival of cells in sand. Comparison to transcriptome data suggested important functions in sand for flagellar movement, pili synthesis, trehalose and polysaccharide synthesis and putative cell surface antigen proteins. Interestingly, a variety of genes were also identified, interruption of which cause significant increase in fitness during growth on salicylate. One of these was an Lrp family transcription regulator and mutants in this gene covered more than 90% of the total library after 50 generations of growth on salicylate. Our results demonstrate the power of genome-wide transposon scanning approaches for analysis of complex traits.

Proceedings of the Third Biochemical Engineering Symposium (April 28, 1973)

This report presents the proceedings of the Biochemical Engineering Symposium held at Kansas State University, April 28, 1973. Since a number of the contributions will be published in detail elsewhere, only brief summaries of each contribution are included here. Requests for additional information on projects conducted at The University of Nebraska should be directed to Dr. Peter J. Reilly, and those at Kansas State University to the editors. ContentsKenneth J. Jacobson, Andrew H.C. Chan, and Raymond C. Eliason, "Properties and Utilization of Small Particulates in Cattle Manure" Cady R. Engler and James S. Yohn, "Protein from Manure" Robert J. Williams, "Kinetics of Sucrose Inversion Using Invertase Immobilized on Hollow Fibers of Cellulose Acetate" David F. Aldis and Thomas A. Carlisle, "Study of a Triiodide-Resin Complex Disinfection System" John C. Heydweiller, "Modeling and Analysis of Symbiotic Growth" Kenneth J. Jacobson, "Synchronized Growth of the Blue Green Alga Microcystis aeruginosa" Clarence C. Y. Ron arui Lincoln L. S. Yang, "Computer Modeling of the Reductive Pentose Phosphate Cycle" Ming-ching T. Kuo, "Application of a Parallel Biochemical Oxidation Kinetic Model to the Design of an Activated Sludge System Including a Primary Clarifier" Prakash N. Mishra, "Optimal Synthesis of Water Renovation Systems"

Ontologia do espaço : critica da critica da entificação social do ser enquanto pressuposto a uma teoria espacial interpenetrada a “ontologia do ser social”, de Gyorgy Lukacs

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Humanas, Departamento de Geografia, Programa de Pós Graduação em Geografia, 2015.

On non-linear dynamics and an optimal control synthesis of the action potential of membranes (ideal and non-ideal cases) of the Hodgkin-Huxley (HH) mathematical model

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Obstacle avoidance routing scheme through optimal sink movement for home monitoring and mobile robotic consumer devices

In recent years, ZigBee has been proven to be an excellent solution to create scalable and flexible home automation networks. In a home automation network, consumer devices typically collect data from a home monitoring environment and then transmit the data to an end user through multi-hop communication without the need for any human intervention. However, due to the presence of typical obstacles in a home environment, error-free reception may not be possible, particularly for power constrained devices. A mobile sink based data transmission scheme can be one solution but obstacles create significant complexities for the sink movement path determination process. Therefore, an obstacle avoidance data routing scheme is of vital importance to the design of an efficient home automation system. This paper presents a mobile sink based obstacle avoidance routing scheme for a home monitoring system. The mobile sink collects data by traversing through the obstacle avoidance path. Through ZigBee based hardware implementation and verification, the proposed scheme successfully transmits data through the obstacle avoidance path to improve network performance in terms of life span, energy consumption and reliability. The application of this work can be applied to a wide range of intelligent pervasive consumer products and services including robotic vacuum cleaners and personal security robots1.

A reducing of a chaotic movement to a periodic orbit, of a micro-electro-mechanical system, by using an optimal linear control design

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)