Disponibilidade de biomassa florestal residual para combustão na central termoeléctrica de Sines

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Emprego de pote fumígeno para proteção de insetário e sua ação residual contra triatomíneos, em condições de laboratório

Pote fumígeno à base de piretroides e diclorvos foi empregado para desinsetizar um insetário de triatomíneos, contaminado com baratas e formigas. Retirados os triatomíneos durante a aplicação, o produto mostrou-se muito eficiente contra os insetos invasores, eliminando-os completamente em 48 horas. Monitorando-se a ação triatomicida através de frascos sentinelas com adultos, ninfas e ovos de Triatoma infestans, Panstrongylus megistus e Rhodnius neglectus, não se observou ação ovicida, mas sobre os adultos e ninfas até pelo menos 72 horas após a fumigação, no recinto fechado.

Creating greater value for biomass residues

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Engineering Sciences and Technology

Efeito residual de apresentações comerciais dos larvicidas temefos e Bacillus thuringiensis israelensis sobre larvas de Aedes aegypti em recipientes com renovação de água

Avaliou-se o efeito residual do temefos (apresentações comerciais A, B, C) e Bacillus thuringiensis israelensis (D e E) sobre larvas de Aedes aegypti, em recipientes com renovação de água. Utilizaram-se 44 béqueres de 1.000ml (8 para cada apresentação e 4 controles). Em cada béquer introduziram-se diariamente 25 larvas. Após 24 horas, contavam-se as larvas mortas, esvaziavam-se os béqueres até 200ml, repunha-se o volume original e acrescentavam-se novas larvas. A duração do efeito residual máximo (100% de mortalidade) foi: A-19; B-39; C-40; D-8; E-19 dias. A razão de mortalidade permaneceu equivalente entre todos os larvicidas durante 25 dias; B e C mostraram RM 2,40 vezes maior do que E entre 46-95 dias; B, comparado com A, mostrou RM 1,90-7,51 vezes maior entre 26-95 dias. Conclui-se pela maior eficácia de duas apresentações do temefos, mesmo em uma situação epidemiológica de longa exposição ao produto e com renovação de água dos recipientes.

Ionic liquids as catalysts of lignocellulosic biomass processing

The present work is devoted to study the pre-treatment of lignocellulosic biomass, especially wheat straw, by the application of the acidic ionic liquid (IL) such as 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate. The ability of this IL to hydrolysis and conversion of biomass was scrutinised. The pre-treatment with hydrogen sulphate-based IL allowed to obtain a liquor rich in hemicellulosic sugars, furans and organic acids, and a solid fraction mainly constituted by cellulose and lignin. Quantitative and qualitative analyses of the produced liquors were made by capillary electrophoresis and high-performance liquid chromatography. Pre-treatment conditions were set to produce xylose or furfural. Specific range of temperatures from 70 to 175 °C and residence times from 20.0 to 163.3 min were studied by fixing parameters such as biomass/IL ratio (10 % (w/w)) and water content (1.25 % (w/w)) in the pre-treatment process. Statistical modelling was applied to maximise the xylose and furfural concentrations. For the purpose of reaction condition comparison the severity factor for studied ionic liquid was proposed and applied in this work. Optimum conditions for xylose production were identified to be at 125 °C and 82.1 min, at which 16.7 % (w/w) xylose yield was attained. Furfural was preferably formed at higher pre-treatment temperatures and longer reaction time (161 °C and 104.5 min) reaching 30.7 % (w/w) maximum yield. The influence of water content on the optimum xylose formation was also studied. Pre-treatments with 5 and 10 % (w/w) water content were performed and an increase of 100 % and 140 % of xylose yield was observed, respectively, while the conversion into furfural maintained unchanged.

Estabelecimento de metodologia para alimentação de Aedes aegypti (Diptera-Culicidae) em camundongos swiss e avaliação da toxicidade e do efeito residual do óleo essencial de Tagetes minuta L (Asteraceae) em populações de Aedes aegypti

Objetivou-se desenvolver um procedimento de alimentação de fêmeas de Aedes aegypti que não cause estresse em camundongo swiss e avaliar a toxicidade e o efeito residual do óleo essencial de Tagetes minuta L (Asteraceae) em populações de Aedes aegypti. Camundongos anestesiados: um observado tempo de sedação e outro colocado em gaiola para alimentação de fêmeas. Óleo essencial, diluído em acetona, foi utilizado em bioensaios para avaliação das concentrações letais em larvas de Bauru, SP e São José do Rio Preto, SP, respectivamente, sensíveis e resistentes ao temephos. Os dados obtidos foram comparados com a cepa Rockefeller-EUA. O procedimento com camundongos foi aprovado. Não houve diferença entre as populações quanto à susceptibilidade a Tagetes minuta e os ensaios demonstraram CL50 de 0,24, 0,25 e 0,21mL L-1 e CL99,9 em 0,35, 0,39 e 0,42mL L-1, respectivamente, para Rockfeller, Bauru e São José do Rio Preto. Não foi observado efeito residual da solução.

The effect of key process operational conditions on enhanced biological phosphorus removal from wastewater

Enhanced biological phosphorus removal (EBPR) is the most economic and sustainable option used in wastewater treatment plants (WWTPs) for phosphorus removal. In this process it is important to control the competition between polyphosphate accumulating organisms (PAOs) and glycogen accumulating organisms (GAOs), since EBPR deterioration or failure can be related with the proliferation of GAOs over PAOs. This thesis is focused on the effect of operational conditions (volatile fatty acid (VFA) composition, dissolved oxygen (DO) concentration and organic carbon loading) on PAO and GAO metabolism. The knowledge about the effect of these operational conditions on EBPR metabolism is very important, since they represent key factors that impact WWTPs performance and sustainability. Substrate competition between the anaerobic uptake of acetate and propionate (the main VFAs present in WWTPs) was shown in this work to be a relevant factor affecting PAO metabolism, and a metabolic model was developed that successfully describes this effect. Interestingly, the aerobic metabolism of PAOs was not affected by different VFA compositions, since the aerobic kinetic parameters for phosphorus uptake, polyhydroxyalkanoates (PHAs) degradation and glycogen production were relatively independent of acetate or propionate concentration. This is very relevant for WWTPs, since it will simplify the calibration procedure for metabolic models, facilitating their use for full-scale systems. The DO concentration and aerobic hydraulic retention time (HRT) affected the PAO-GAO competition, where low DO levels or lower aerobic HRT was more favourable for PAOs than GAOs. Indeed, the oxygen affinity coefficient was significantly higher for GAOs than PAOs, showing that PAOs were far superior at scavenging for the often limited oxygen levels in WWTPs. The operation of WWTPs with low aeration is of high importance for full-scale systems, since it decreases the energetic costs and can potentially improve WWTP sustainability. Extended periods of low organic carbon load, which are the most common conditions that exist in full-scale WWTPs, also had an impact on PAO and GAO activity. GAOs exhibited a substantially higher biomass decay rate as compared to PAOs under these conditions, which revealed a higher survival capacity for PAOs, representing an advantage for PAOs in EBPR processes. This superior survival capacity of PAOs under conditions more closely resembling a full-scale environment was linked with their ability to maintain a residual level of PHA reserves for longer than GAOs, providing them with an effective energy source for aerobic maintenance processes. Overall, this work shows that each of these key operational conditions play an important role in the PAO-GAO competition and should be considered in WWTP models in order to improve EBPR processes.

Fitoremediação de águas residuais contaminadas com Zn ou Cu utilizando Arundo donax L.

A maioria dos países está demasiado dependente dos combustíveis fósseis para satisfazer as suas necessidades energéticas, em todos os seus principais sectores de actividade. A produção de culturas energéticas tem vindo a ser equacionada como uma alternativa muito promissora para substituir parcialmente esses recursos fósseis na produção de energia. De entre as diversas espécies, preferencialmente não alimentares, que podem ser cultivadas com o intuito de utilizar a sua biomassa para produzir energia, o Arundo donax apresenta-se como uma das mais promissoras, devido à sua elevada produtividade, resistência a baixos regimes hídricos, característicos dos países mediterrânicos nos meses de Verão, e a pragas. Para além do potencial de utilização como cultura energética, o Arundo donax também apresenta capacidade para remover metais pesados do substrato onde se encontra estabelecido, podendo ser utilizado para remover contaminantes do solo e das águas residuais. A utilização de águas residuais para irrigação de culturas energéticas, permite, não só, contrabalançar a escassez ou a sazonalidade da precipitação, mas também reduzir a necessidade de utilização de fertilizantes, combinando assim vantagens ambientais e económicas. Neste trabalho, foi avaliada a capacidade do Arundo donax na fitoremediação de águas residuais contendo zinco ou cobre, nomeadamente os efeitos na sua produtividade e qualidade da biomassa, bem como a capacidade de extrair aqueles metais da água residual afluente. Este ensaio foi realizado em vasos, em condições controladas, com diferentes regimes hídricos e com a duração de dois ciclos vegetativos. Os resultados obtidos permitem verificar que as concentrações de zinco e cobre testadas não afectam grandemente a produtividade nem a qualidade da biomassa produzida. Verificou-se uma maior acumulação de zinco nos rizomas e nas folhas e uma maior acumulação de cobre nas folhas e nas raízes. O sistema solo-planta consegue reter acima de 90% do zinco/cobre afluente, resultando na depuração da água residual. As percentagens de remoção pela planta podem ser superiores a 8% e 3% para zinco e para cobre, respectivamente. A rega de Arundo com águas residuais contaminadas com zinco ou cobre apresenta vantagens do ponto de vista ambiental, nomeadamente em termos de sequestro de carbono e na deplecção de recursos hídricos e minerais. Além disso a biomassa pode ser valorizada economicamente para produção de energia ou biomateriais.

Contribuição para o estudo de um sistema integrado de abastecimento de água e tratamento de água residual doméstica. Caso de estudo: Cidade da Praia

O problema de escassez de água em muitas regiões do globo acompanhado do acelerado crescimento da população e das decorrentes alterações climáticas, constituem um conjunto de preocupações ligadas à gestão dos recursos hídricos, principalmente no que diz respeito à satisfação das necessidades de consumo quer em termos quantitativos, quer em termos qualitativos. Tanto o abastecimento de água para o consumo humano, como a descarga e reutilização de águas residuais urbanas, requerem, à priori, um conjunto de processos e operações de tratamento tanto mais exigentes quanto maior o nível de qualidade final pretendido, tendo sempre em consideração aspectos como a saúde e a exposição humana como também o tipo de actividade a que se destina a água. Com o presente trabalho pretende-se dar um contributo para a avaliação da viabilidade de implementação de um sistema integrado de abastecimento de água e de tratamento de águas residuais domésticas na cidade da Praia, em Cabo Verde, tendo por base a situação actual, e um ano horizonte de 20 anos (2015 a 2035). Cabo Verde é um país com sérios problemas no que se refere aos recursos hídricos uma vez que carece de chuva e de reservas de águas subterrâneas. Circundado pelo mar, quase a totalidade dos municípios é abastecida pela água proveniente de processos de dessalinização da água do mar, através de tecnologias de membranas - Osmose Inversa (OI). Neste estudo, através de inquérito directo (260 inquéritos) e visitas presenciais a instituições, empresas e directamente à população, fez-se a caracterização dos sistemas de gestão da água e de águas residuais da referida cidade, por forma a perceber o funcionamento dos mesmos. Em 2014, cerca de 90% da água distribuída à população da Praia (10.000 m3.dia-1) proveio da água dessalinizada na central da ELECTRA. No mesmo ano, o caudal médio diário de água residual afluente à ETAR do Palmarejo foi de 2245 m3.dia-1. A deficiente cobertura da rede de drenagem de águas residuais da cidade (26,5%, segundo resultados do inquérito) é a principal razão pela baixa afluência à ETAR. Neste trabalho, procedeu-se ainda, à avaliação comparativa de custos para produção de água para a rega de áreas verdes da cidade, quer a partir de técnicas de dessalinização quer a partir da reutilização de água residual tratada. Com a reutilização de água residual tratada na rega das áreas verdes da cidade da Praia (92,4 ha), concluiu-se que, ao fim dos próximos 21 anos, poupar-se-á, na dessalinização, cerca de 32 milhões de euros (3.520 milhões de ECV). Da análise efectuada, concluiu-se que o volume necessário para o sistema de armazenamento da água residual tratada (estimado com base no mês de maior necessidade de rega do ano horizonte, Junho de 2035, assumindo um tempo de retenção hidráulico de um dia) é de 5.000 m3.

Changes in the prevalence, incidence and residual risk for HIV and hepatitis C virus in Southern Brazilian blood donors since the implementation of NAT screening

Introduction Previous studies have shown high residual risk of transfusing a blood donation contaminated by human immunodeficiency virus (HIV) or hepatitis C virus (HCV) in Brazil and motivated the development of a Brazilian platform for simultaneous detection of both viruses by nucleic acid amplification test (NAT) denominated HIV/HCV Bio-Manguinhos/Fundação Oswaldo Cruz (FIOCRUZ). The objective of this study was to verify seroprevalence, incidence and residual risk for both viruses before and after the implementation of NAT. Methods Over 700,000 blood samples from all blood banks in the southern Brazilian State of Santa Catarina were analyzed during the period between January 2007 and July 2013. Results Compared with the period preceding the NAT screening, HIV prevalence increased from 1.38 to 1.58 per 1,000 donors, HIV incidence rate increased from 1.22 to 1.35 per 1,000 donor-years, and HIV residual risk dropped almost 2.5 times during the NAT period. For HCV, seroprevalence increased from 1.22 to 1.35 per 1,000 donors, incidence dropped from 0.12 to 0.06 per 1,000 donor-years, and residual risk decreased more than 3 times after the NAT implementation. Conclusions NAT reduced the duration of the immunologic window for HIV and HCV, thus corresponding to approximately 2.5- and 3-fold respective residual risk reductions.

Susceptibility characterization of residual Brazilian populations of Triatoma infestans Klug, 1834 (Hemiptera: Reduviidae) to deltamethrin pyrethroid

INTRODUCTION: Despite years of efforts towards the elimination of Triatoma infestans in Brazil, residual foci still persist in some areas of the States of Bahia and Rio Grande do Sul. The persistence of these T. infestans populations in the country has two different origins of equal concern: operational failures or insecticide resistance. Thus, the objective of this study was to characterize the susceptibility profile of the residual Brazilian populations of T. infestans to deltamethrin. METHODS: The susceptibility reference lineage was derived from Cipein/Argentina. The populations studied were manually collected using a dislodging agent in peridomiciles in the States of Bahia (Novo Horizonte) and of Rio Grande do Sul (Santa Rosa and Doutor Maurício Cardoso). Serial dilutions of deltamethrin were prepared and applied at the dorsal abdomen of first instar nymphs. The control group received only pure acetone. Mortality was evaluated after 72h. Qualitative tests assessed the mortality of a diagnostic dose of 1xLD99 (2.76ng a.i./nymph) determined for the susceptibility reference lineage. RESULTS: The susceptibility profile characterization of the T. infestans populations revealed an RR50 ranging from 1.73 to 3.26. The mortality percentage in response to a diagnostic dose was 100%. The results obtained in the quantitative and qualitative assays corresponded for all populations. CONCLUSIONS: The results of this study indicate that the persistence of residual foci of T. infestans in Bahia and Rio Grande do Sul is not related to insecticide resistance but may be associated with operational failures. In Rio Grande do Sul, we must consider the possibility of continuous reinfestation by Argentinian individuals, which justifies active and efficient epidemiological surveillance.

EFEITO RESIDUAL DE CALAGEM Ε MICRONUTRIENTES EM LATOSSOLO AMARELO SOB ROTAÇÃO DE CULTURAS.

O ensaio de campo foi conduzido por um período de três anos, num Latossolo Amarelo da Amazônia Central cultivado com soja (1985), arroz (1986), caupi (1987) e caupi (1988), em rotação, visando estudar o efeito residual da calagem e interação com micronutrientes. Os tratamentos foram 0,2,3 e 5 t/h de calcário calcítico e 2,3 e 5 t/ha de calcário calcítico + micronutrientes (5 kg/ha Cu; 7,5 kg/ha Mn; 0,5 kg/ha Mo; 4,5 kg/ha Zn; 2,0 kg/ha B). Não houve acréscimo significativo na produção de soja e arroz com doses crescentes de calcário: soja variou de 260 a 732 kg/ha e arroz de 557 a 919 kg/ha. No entanto, com calcário + micronutrientes foram obtidos aumentos significativos de produção com relação aos tratamentos só com calagem e à testemunha: soja variou de 1986 a 2357 kg/ha e arroz de 1471 a 2133 kg/ ha. No terceiro ano (caupi) ainda houve uma pequena resposta à aplicação de micronutrientes, enquanto que no quarto ano de cultivo a produção do caupi foi bem menor que a do ano anterior e não houve r-esposta aos tratamentos estudados. A análise do solo nos dois primeiros anos de cultivo mostrou que a maioria dos micronutrientes analisados encontravam-se acima dos níveis críticos; somente o Cu e o Mn apresentaram baixos teores, principalmente nos tratamentos só com calagem. As produções dos dois primeiros cultivos apresentaram alta correlação positiva com os teores de Cu e Mn no solo. Ε possível que nos dois primeiros cultivos a calagem tenha induzido deficiências de Cu e Mn nos tratamentos sem micronutrientes.

Occurrence, body mass and biomass of Syntermes spp. (Isoptera: Termitidae) in Reserva Ducke, Central Amazonia

The leaf-feeding species Syntermes molestus and S. spinosus are two dominant termite species in Reserva Ducke in Central Amazonia; two other species (S. aculeosus, S. longiceps) exist in the area. All species except S. aculeosus were also found in urban areas. The workers of S. molestus and S. spinosus have average body dry weights of 4.5±0.2 and 13.1±1.4 mg, and the weight of their soldiers is 8.2±0.2 and 51.0±1.7 mg, respectively. Therefore, S. spinosus is among the largest termites of the world. In both species, fresh weight is about 4.7 higher than dry weight (a wider relation than in other termite species). The biomass of the populations of both species amounted to about 1 g m-2 (dry weight; indirect estimate), which rises previous assessments of the total termite biomass by about 36-45%, to a value of 3.0-3.5 g m-2.

Forest biomass and wood consumption In the lower course of the Amazon: a case study of rhe Urubueua Island

Várzea and terra-firme forests in the lower course of the Amazon were compared in terms of forest structure, wood volume increments and forest biomass. The wood volume of várzea forests was smaller than that of terra-firme forests, particularly when severe human intervention such as the cultivation of açaí palm occurred. The difference was even greater in the forest weight comparison because of the lower wood density of várzea trees. These trees are not directly influenced by water stress during the dry season, while late wood with a high density is formed in the terra-firme trees. The annual forest disappearance area due to firewood for tile factories was estimated to be about 276 ha on the island investigated, which had an area of 36,200 ha. Assuming that the forests are rotatively cultivated every 25 to 30 years, the total deforestation area is 6,870-6,948 ha in 25 years and 8,244~8,337 ha in 30 years. This result means that the balance between forest biomass and utilization is not in crisis, however, this balance might be lost as long as substitutive energy such as electricity is not supplied.

The residual effect of deltametrine in the control of Malaria as observed on fifferent types Of walls In the Brazilian Amazon 1

The residual power of deltametrine FW (25 mg 1 .a/m2) was evaluated and compared to that of DDT (2 g i.a./m2) by means of biological tests. The different kinds of material used in constructing houses in Amazonia, such as: masonry, wood, and wattle and daub, were used. Data from logistic regression showed that the drop in mortality, the inclination of the curve in relation to time, was similar for the two insecticides in the first samples. The negative coeficient for the variable, months after application, confirmed a reduction in the activity of both insecticides. Wooden and wattle walls showed positive and negative coeficiencies respectively from the beginning. The wooden walls retained a residual effect but the wattle walls were shown to be the least indicated for the application of insecticides The experiments demonstrated a more prolonged residual effect for deltametrine as compared to DDT, and that insecticides work better on brick and cement and wooden walls than they do on wattle and daub constructions. For these reasons, it would be necessary to spray brick and cement walls every 8 months, wooden ones every 9 months and wattle constructions every 7 months to control the vectors of malaria.