Behaviour and fate of metals in urban wastewater treatment plants: a review

The concerns on metals in urban wastewater treatment plants (WWTPs) are mainly related to its contents in discharges to environment, namely in the final effluent and in the sludge produced. In the near future, more restrictive limits will be imposed to final effluents, due to the recent guidelines of the European Water Framework Directive (EUWFD). Concerning the sludge, at least seven metals (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb and Zn) have been regulated in different countries, four of which were classified by EUWFD as priority substances and two of which were also classified as hazardous substances. Although WWTPs are not designed to remove metals, the study of metals behaviour in these systems is a crucial issue to develop predictive models that can help more effectively the regulation of pre-treatment requirements and contribute to optimize the systems to get more acceptable metal concentrations in its discharges. Relevant data have been published in the literature in recent decades concerning the occurrence/fate/behaviour of metals in WWTPs. However, the information is dispersed and not standardized in terms of parameters for comparing results. This work provides a critical review on this issue through a careful systematization, in tables and graphs, of the results reported in the literature, which allows its comparison and so its analysis, in order to conclude about the state of the art in this field. A summary of the main consensus, divergences and constraints found, as well as some recommendations, is presented as conclusions, aiming to contribute to a more concerted action of future research. © 2015, Islamic Azad University (IAU).

Performance of concrete made with recycled aggregates from Portuguese CDW recycling plants

The objective of this research is the production of concrete with recycled aggregates (RA) from various CDW plants around Portugal. The influence of the RA collection location and consequently of their composition on the characteristics of the concrete produced was analysed. In the mixes produced in this research RA from five plants (Valnor, Vimajas, Ambilei, Europontal and Retria) were used: in three of them coarse and fine RA were analysed and in the remaining ones only coarse RA were used. The experimental campaign comprised two tests in fresh concrete (cone of Abrams slump and density) and eight in hardened concrete (compressive strength in cubes and cylinders, splitting tensile strength, modulus of elasticity, water absorption by immersion and capillarity, carbonation and chloride penetration resistance). It was found that the use of RA causes a quality decrease in concrete. However, there was a wide results scatter according to the plant where the RAs were collected, because of the variation in composition of the RA. It was also found that the use of fine RA causes a more significant performance loss of the concrete properties analysed than the use of coarse RA. © (2015) Trans Tech Publications, Switzerland.

Intelligent decision support systems for collaboration in industrial plants

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Sistemas de Informação Industriais, Engenharia Electrotécnica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Responses of higher plants to boron deficiency

Dissertation presented to obtain the degree of Doctorate in Biochemistry by Instituto de Tecnologia Química e Biológica of Universidade Nova de Lisboa

Projetos geotérmicos para usos diretos em Portugal Continental: tipologias e viabilidade económica

Os aproveitamentos geotérmicos têm vindo a aumentar significativamente em todo o mundo, sendo os Estados Unidos da América, o maior produtor desta energia proveniente do interior da Terra, com cerca de 3.187 MW de capacidade instalada. Portugal tem capacidade instalada total de 29 MW, no entanto no que se refere ao aproveitamento de “alta entalpia”, isto é, o aproveitamento geotérmico para produção elétrica, apenas se encontra no arquipélago dos Açores, na ilha de S. Miguel, onde estão instaladas e em funcionamento duas centrais geotérmicas com a potência total de 23 MW, com produção de energia de 185 GWh. Em Portugal Continental, não se consegue produzir energia elétrica devido às temperaturas existentes, restringindo esta utilização apenas ao aproveitamento de baixa entalpia (máximo de 76 ºC). Este aproveitamento normalmente é feito em cascata, segundo, predominando o aquecimento de águas sanitárias, climatização, e para termas, usando águas termominerais. Para a exploração deste recurso renovável, é necessário conhecer a hidrogeologia do país, e relacioná-la com a fracturação, e acidentes tectónicos. Portugal Continental, está divido em quatros partes distintas a nível hidrogeológico, o Maciço Antigo, a Orla Ocidental, a Bacia Tejo-Sado e a Orla Meridional. Qualquer aproveitamento geotérmico em Portugal terá de atender a estas características, potenciando também, novas explorações geotérmicas orientadas para as pessoas, respeitando os valores sociais, culturais e ambientais. Neste contexto, existem alguns complexos geotérmicos em funcionamento, outros abandonados, e muitos outros em estudo para uma breve aplicação. Um exemplo de sucesso no aproveitamento do calor geotérmico, é o complexo de Chaves, que foi evoluindo desde 1985, até aos dias de hoje, continuando em exploração e em expansão para um melhor servir da população local. A existência de dois furos, e brevemente dum terceiro, servem para o abastecimento duma piscina, dum hotel, das termas, e da balneoterapia. Devido à riqueza a nível das temperaturas, dos caudais, e ao nível das necessidades energéticas existentes, este complexo apresenta um tempo de retorno de investimento de cerca de 7 anos, o que é geralmente considerado para investimentos para fins públicos, como é o caso. No âmbito das investigações agora realizadas, foi constatado que estes projetos suportam a cobertura de alguma incerteza hidrogeológica, dada a importante procura existente.

Modelling of the kinetics of municipal solid waste composting in full-scale mechanical-biological treatment plants

A thesis submitted in fulfilment of the requirements for the Degree of Doctor of Philosophy in Sanitary Engineering in the Faculty of Sciences and Technology of the New University of Lisbon

Modelação numérica de uma caldeira doméstica a pellets

A biomassa é uma das fontes de energia renovável com maior potencial em Portugal, sendo a capacidade de produção de pellets de biomassa atualmente instalada superior a 1 milhão de toneladas/ano. Contudo, a maioria desta produção destina-se à exportação ou à utilização em centrais térmicas a biomassa, cujo crescimento tem sido significativo nos últimos anos, prevendo-se que a capacidade instalada em 2020 seja de aproximadamente 250 MW. O mercado português de caldeiras a pellets é bastante diversificado. O estudo que realizamos permitiu concluir que cerca de 90% das caldeiras existentes no mercado português têm potências inferiores a 60 kW, possuindo na sua maioria grelha fixa (81%), com sistema de ignição eléctrica (92%) e alimentação superior do biocombustível sólido (94%). O objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento de um modelo para simulação de uma caldeira a pellets de biomassa, que para além de permitir otimizar o projeto e operação deste tipo de equipamento, permitisse avaliar as inovações tecnológicas nesta área. Para tal recorreu-se o BiomassGasificationFoam, um código recentemente publicado, e escrito para utilização com o OpenFOAM, uma ferramenta computacional de acesso livre, que permite a simulação dos processos de pirólise, gasificação e combustão de biomassa. Este código, que foi inicialmente desenvolvido para descrever o processo de gasificação na análise termogravimétrica de biomassa, foi por nós adaptado para considerar as reações de combustão em fase gasosa dos gases libertados durante a pirólise da biomassa (recorrendo para tal ao solver reactingFoam), e ter a possibilidade de realizar a ignição da biomassa, o que foi conseguido através de uma adaptação do código de ignição do XiFoam. O esquema de ignição da biomassa não se revelou adequado, pois verificou-se que a combustão parava sempre que a ignição era inativada, independentemente do tempo que ela estivesse ativa. Como alternativa, usaram-se outros dois esquemas para a combustão da biomassa: uma corrente de ar quente, e uma resistência de aquecimento. Ambos os esquemas funcionaram, mas nunca foi possível fazer com que a combustão fosse autossustentável. A análise dos resultados obtidos permitiu concluir que a extensão das reações de pirólise e de gasificação, que são ambas endotérmicas, é muito pequena, pelo que a quantidade de gases libertados é igualmente muito pequena, não sendo suficiente para libertar a energia necessária à combustão completa da biomassa de uma maneira sustentável. Para tentar ultrapassar esta dificuldade foram testadas várias alternativas, , que incluíram o uso de diferentes composições de biomassa, diferentes cinéticas, calores de reação, parâmetros de transferência de calor, velocidades do ar de alimentação, esquemas de resolução numérica do sistema de equações diferenciais, e diferentes parâmetros dos esquemas de resolução utilizados. Todas estas tentativas se revelaram infrutíferas. Este estudo permitiu concluir que o solver BiomassGasificationFoam, que foi desenvolvido para descrever o processo de gasificação de biomassa em meio inerte, e em que a biomassa é aquecida através de calor fornecido pelas paredes do reator, aparentemente não é adequado à descrição do processo de combustão da biomassa, em que a combustão deve ser autossustentável, e em que as reações de combustão em fase gasosa são importantes. Assim, é necessário um estudo mais aprofundado que permita adaptar este código à simulação do processo de combustão de sólidos porosos em leito fixo.

Cation transporters/channels in plants: Tools for nutrient biofortification

Cation transporters/channels are key players in a wide range of physiological functions in plants, including cell signaling, osmoregulation, plant nutrition and metal tolerance. The recent identification of genes encoding some of these transport systems has allowed new studies toward further understanding of their integrated roles in plant. This review summarizes recent discoveries regarding the function and regulation of the multiple systems involved in cation transport in plant cells. The role of membrane transport in the uptake, distribution and accumulation of cations in plant tissues, cell types and subcellular compartments is described. We also discuss how the knowledge of inter- and intra-species variation in cation uptake, transport and accumulation as well as the molecular mechanisms responsible for these processes can be used to increase nutrient phytoavailability and nutrients accumulation in the edible tissues of plants. The main trends for future research in the field of biofortification are proposed.

In vitro antimalarial activity and cytotoxicity of some selected cuban medicinal plants

Terrestrial plants have been demonstrated to be sources of antimalarial compounds. In Cuba, little is known about antimalarial potentials of plant species used as medicinals. For that reason, we evaluated the antimalarial activity of 14 plant species used in Cuba as antimalarial, antipyretic and/or antiparasitic. Hydroalcoholic extracts were prepared and tested in vitro for the antimalarial activity against Plasmodium falciparum Ghana strain and over human cell line MRC-5 to determine cytotoxicity. Parasite multiplication was determined microscopically by the direct count of Giemsa stained parasites. A colorimetric assay was used to quantify cytotoxicity. Nine extracts showed IC50 values lower than 100 µg/mL against P. falciparum, four extracts were classified as marginally active (SI < 4), one as partially active (Parthenium hysterophorus) exhibiting SI equal to 6.2 and two extracts as active (Bambusa vulgaris and Punica granatum), showing SI > 10. B. vulgaris showed the most potent and specific antiplasmodial action (IC50 = 4.7 µg/mL, SI = 28.9). Phytochemical characterization of active extracts confirmed the presence of triterpenoids in B. vulgaris and polar compounds with phenol free groups and fluorescent metabolites in both extracts as major phytocompounds, by thin layer chromatography. In conclusion, antimalarial use of B. vulgaris and P. hysterophorus was validated. B. vulgaris and P. granatum extracts were selected for follow-up because of their strong antimalarial activity.

Effect of bioactive compounds extracted from euphorbious plants on hematological and biochemical parameters of Channa punctatus

Channa punctatus was exposed to four different concentrations of Rutin, Taraxerol and Apigenin. Changes in some hematological parameters of Channa punctatus were assessed to determine the influence of these compounds on test fish. Fish were exposed to sublethal concentrations (80% of LC50 of 24h) of these compounds for one week. Control fish were also administered for one week. Thereafter, blood samples were obtained from the control and experimental fish. Blood was assayed for selected hematological parameters (hematocrit, hemoglobin, red blood cell count, white blood cell count total plasma protein and plasma glucose concentration). The derived hematological indices of mean corpuscular hemoglobin concentration (MCHC), mean corpuscular hemoglobin (MCH) and mean corpuscular volume (MCV) were calculated. Sublethal concentrations of these compounds caused a dose dependent decrease in hemoglobin values coupled with a decrease in hematocrit values and red blood cell counts are an obvious indication of anemia. The total white blood cell counts and the differential white blood cell counts were decreased except for the lymphocytes, where there was a slight increase. Plasma protein and glucose were also lower in exposed fish when compared with control. The hematological indices MCH, MCHC, MCV were also lowered. The result from this study reveals high mortality rate and deleterious consequences on the health of fish subjected to acute exposure of Rutin, Taraxerol and Apigenin and therefore, should not be used directly in aquaculture without having the proper knowledge.

Risk-based decision support system for life cycle management of industrials plants

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Evaluation of neuroprotective potential of plyphenols derived from Portuguese native plants: Juniperus sp. and Rubus sp.

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Plants used in the treatment of leishmanial ulcers due to Leishmania (Viannia) braziliensis in an endemic area of Bahia, Brazil

This paper records the plants used in the treatment of cutaneous leishmaniasis due to Leishmania (Viannia) braziliensis (L(V)b) among the rural population of a cocoa- producing coastal area of Bahia state, Brazil. An enquiry conducted among a hundred patients identified 49 plant species used to treat skin ulceration caused by this Leishmania species. The principal plants used are caju-branco (Anacardium occidentale - Anacardiaceae), used by 65% of the population, folha-fogo (Clidemia hirta - Melastomataceae) 39%, alfavaca-grossa (Plectranthus amboinicus - Lamiaceae) 33%, mastruz (Chenopodium ambrosioides - Chenopodiaceae) 31%, erva-de-santa-maria (Solatium americanum - Solanaceae) (25%) and transagem (Plantago major - Plantaginaceae.) 2%.

Study on the valorization routes of ashes from thermoelectric power plants working under mono-and co-combustion regimes

Thesis submitted to obtain the Doctoral degree in Energy and Bioenergy

Preliminary assessment of medicinal plants used as antimalarials in the southeastern Venezuelan Amazon

Eighteen species of medicinal plants used in the treatment of malaria in Bolívar State, Venezuela were recorded and they belonged to Compositae, Meliaceae, Anacardiaceae, Bixaceae, Boraginaceae, Caricaceae, Cucurbitaceae, Euphorbiaceae, Leguminosae, Myrtaceae, Phytolaccaceae, Plantaginaceae, Scrophulariaceae, Solanaceae and Verbenaceae families. Antimalarial plant activities have been linked to a range of compounds including anthroquinones, berberine, flavonoids, limonoids, naphthquinones, sesquiterpenes, quassinoids, indol and quinoline alkaloids.