Utilização de quitosana obtida de resíduos de camarão para avaliar a capacidade de adsorção de íons Fe3+

A quitosana é produzida através de uma desacetilação alcalina da quitina, a qual é encontrada em exoesqueleto de crustáceos, parede celular de fungos e materiais biológicos. Calcula-se que os resíduos de camarão apresentam de 5 a 7% do seu peso total na forma de quitina, sugerindo que estes sejam utilizados para obtenção do biopolímero. Os processos para obtenção destes biopolímeros consiste nas seguintes etapas: desmineralização, desproteinização e desodorização, obtendo-se assim, a quitina úmida. Após seca, passa por uma desacetilação química para a conversão em quitosana úmida, sendo purificada e posteriormente seca. A quitosana, por apresentar grupamentos amino livres em sua estrutura, é uma molécula capaz de formar complexos estáveis com cátions metálicos. O objetivo geral deste trabalho foi obter quitina a partir de resíduos de camarão (Penaeus brasiliensis) com posterior produção de quitosana, e avaliar sua capacidade de complexação com íons Fe3+, em solução. A quitosana produzida foi caracterizada através do grau de desacetiliação e da massa molecular viscosimétrica, Para caracterização estrutural das amostras de quitosana, utilizaram-se espectrometria de infravermelho e espectrofotometria UV-Visível, bem como para o complexo formado de quitosana e ferro. Para analisar a eficiência da remoção deste íon, foram feitas análises em espectrometria de absorção atômica em chama e em espectrofotometria UV-Visível. Uma análise estatística foi realizada para avaliar a percentagem de remoção do íon ferro das soluções, sendo utilizado um planejamento fatorial em dois níveis, tendo como variáveis independentes o pH do meio, a quantidade de quitosana adicionada, a granulometria da mesma e o tempo de reação. A quitosana apresentou grau de desacetilação de 87±2% e massa molecular viscosimétrica de 196±4kDa, sendo esses valores, comparáveis à quitosana disponível comercialmente. Na melhor região de trabalho definida pela análise estatística, obteve-se uma remoção máxima de 85 % do íon ferro das soluções.

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.

Dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por cianobactéria integrado a biorrefinarias agroindustriais

O objetivo desta tese foi avaliar a dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli visando avaliar a perspectiva de implementação de uma biorrefinaria microalgal. Desta forma, foi avaliado o comportamento do micro-organismo em estudo no cultivo heterotrófico, utilizando como meio de cultivo o efluente de laticínios. O trabalho foi desenvolvido em 3 etapas. Em um primeiro momento foi avaliada a influência da temperatura (20 e 30°C) e os valores máximos e mínimos de nutrientes, em especial do fósforo dissolvido reativo (PDR), disponíveis no efluente de laticínio, na remoção de nutrientes. Os resultados demonstraram que a concentração inicial de fósforo dissolvido e a temperatura exerceram influência no crescimento celular e na eficiência de remoção de nutrientes. Em termos de otimização de processo os cultivos conduzidos a 20°C e maiores concentrações de PDR (5,5 mg.L-1 ) no efluente de laticínio, foram os mais eficientes na conversão de poluentes em biomassa e remoção de nutrientes. A segunda etapa foi desenvolvida com o objetivo de avaliar a dinâmica de distribuição de fósforo na fase líquida e sólida do reator heterotrófico, quando o efluente de laticínio foi tratado pela Aphanothece microscopica Nägeli, a 20°C e nas máximas concentrações de fósforo dissolvido encontradas no efluente. Foi demonstrado que as formas fosforadas na fase líquida do reator se caracterizam pela predominância da fração dissolvida em comparação à particulada e por apresentar como fração predominante a de fósforo orgânico. No que se refere à fase sólida, ficou demonstrado que a Aphanothece microscopica Nägeli, quando cultivada heterotroficamente apresenta 3,8 vezes mais fósforo que o requerido para o crescimento celular. Ficando demonstrado ainda que a remoção biológica de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli pode resultar em substanciais aportes financeiros para as estações de tratamento de efluentes. Uma terceira etapa foi desenvolvida, a qual teve como objetivo avaliar a estimativa de produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, a partir do efluente de laticínio, bem como o efeito da redução de temperatura de cultivo no teor de lipídios , no momento em que é obtida a máxima concentração deste componente celular, nas condições otimizadas.Foi obtido na fase logarítmica de crescimento, concentrações de 41,8 % de proteinas, carboidratos 28,5 %, lipídios 10,4 % e minerais 10,8 %. O maior teor de lipídio registrado a 20°C correspondeu a biomassa analisada na fase logarítmica.Com a redução da temperatura para 5°C por um período de 30 h é possível obter concentrações de lipídios 2,4 vezes superior ao registrado na fase logarítmica a 20 °C. No entanto, não foram indicadas diferenças significativas (p≤0,05) em função da temperatura entre as concentrações de lipídios obtidas para a biomassa a 10°C em 40 h. O perfil de ácidos graxos da biomassa gerada a 20°C, apresentou como ácidos graxos majoritários, os ácidos graxos: palmítico, oléico, γ-linolênico, palmitoleico e esteárico, resultando um aumento na concentração de ácidos graxos saturados as espensa dos insaturados, quando a temperatura é reduzida. Em paralelo,um reator heterotrófico descontinuo foi definido, ficando demonstrado que a extrapolação da operação em batelada para contínua requer um biorreator heterotrófico com volume útil de trabalho de 240,51 m 3 , permitindo tratar 950 m3 diários de efluente, gerando 11,8 kg.d-1 de biomassa útil para produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, visando à simultânea remoção de matéria orgânica, nitrogênio total e fósforo total, gerando insumos que podem suportar a implementação de uma biorrefinaria microalgal.

Reduced graphene oxide and Ag wrapped TiO2 photocatalyst for enhanced visible light photocatalysis

A well-organised reduced graphene oxide (RGO) and silver (Ag) wrapped TiO2 nano-hybrid was successfully achieved through a facile and easy route. The inherent characteristics of the synthesized RGO-Ag/TiO2 were revealed through crystalline phase, morphology, chemical composition, Raman scattering, UV-visible absorption, and photoluminescence analyses. The adopted synthesis route significantly controlled the uniform formation of silver nanoparticles and contributed for the absorption of light in the visible spectrum through localized surface plasmon resonance effects. The wrapped RGO nanosheets triggered the electron mobility and promoted visible light shift towards red spectrum. The accomplishment of synergised effect of RGO and Ag well degraded Bisphenol A under visible light irradiation with a removal efficiency of 61.9%.

Desenvolvimento de membranas porosas de alumina para fins de tratamento de efluente industrial têxtil

Textile production has been considered as an activity of high environmental impact due to the generation of large volumes of waste water with high load of organic compounds and strongly colored effluents, toxic and difficult biodegradability. This thesis deals with obtaining porous alumina ceramic membranes for filtration of textile effluent in the removal of contaminants, mainly color and turbidity. Two types of alumina with different particle sizes as a basis for the preparation of formulation for mass production of ceramic samples and membranes. The technological properties of the samples were evaluated after using sintering conditions: 1,350ºC-2H, 1,450ºC-30M, 1,450ºC-2H, 1,475ºC-30M and 1,475ºC-2H. The sintered samples were characterized by XRD, XRF, AG, TG, DSC, DL, AA, MEA, RL, MRF-3P, SEM and Intrusion Porosimetry by Mercury. After the characterization, a standard membrane was selected with their respective sintering condition for the filterability tests. The effluent was provided by a local Textile Industry and characterized at the entry and exit of the treatment plant. A statistical analysis was used to study the effluent using the following parameters: pH, temperature, EC, SS, SD, oil and grease, turbidity, COD, DO, total phosphorus, chlorides, phenols, metals and fecal coliform. The filtered effluent was evaluated by using the same parameters. These results demonstrate that the feasibility of the use of porous alumina ceramic membranes for removing contaminants from textile effluent with improved average pore size of 0.4 micrometre (distribution range varying from 0,025 to 2.0 micrometre), with total porosity of 29.66%, and average percentages of color removal efficiency of 89.02%, 92.49% of SS, turbidity of 94.55%, metals 2.70% (manganese) to 71.52% (iron) according to each metal and COD removal of 72.80%

Avaliação da eficiência de remoção do contaminante de origem farmacêutica atenolol pela planta phragmites australis em leitos construídos de macrófitas

O atenolol é um fármaco β-bloqueador normalmente encontrado em águas residuais devido à incapacidade que os processos convencionais de tratamento destas águas têm em removê-lo. Neste trabalho foram utilizados microcosmos de leitos construídos de macrófitas de fluxo sub-superficial utilizando uma matriz de argila expandida (LECA) e plantados com Phragmites australis para avaliar a sua capacidade em remover atenolol das águas residuais. Para a detecção e quantificação do atenolol em soluções aquosas (águas e efluentes) desenvolveu-se e optimizou-se uma metodologia analítica usando separação cromatográfica por HPLC e detecção espectrofotométrica por diode array (HPLC-DAD) ou por ultravioleta visível (HPLC-UV-Vis). Desenvolveu-se também um procedimento de limpeza e concentração de amostra por extracção em fase sólida (SPE), o qual foi utilizado sempre que as concentrações do analito se encontraram abaixo dos limites de quantificação do equipamento. A utilização desta metodologia de HPLC, combinada com uma eficaz pré-concentração por SPE, resultou num método analítico com um limite de quantificação muito reduzido (9 ngmL-1) e elevada reprodutibilidade (RSD<4%). A eficiência de remoção de atenolol pelos sistemas de macrófitas estudados foi de 93% após um tempo de retenção de 4 dias. Foram testados leitos só com LECA e com LECA e plantas para remoção do atenolol. Nos leitos só com LECA, a cinética de remoção foi caracterizada por um rápido passo inicial (uma remoção de aproximadamente 75% após apenas 24 h), o qual é frequentemente atribuído à adsorção na matriz de LECA. A remoção de atenolol nos leitos de LECA continuou a aumentar de forma constante até ao final do ensaio (8 dias), sendo, contudo cerca de 5-10% mais baixo do que o valor observado nos leitos das plantas após os 4 primeiros dias. Para o tempo de retenção de 4 dias a maioria do atenolol é removido pela matriz de LECA, porém um acréscimo de cerca de 12-14% relativamente à eficiência de remoção global pode ser atribuído às plantas (Phragmites australis), o que está de acordo com trabalhos anteriormente publicados. Apesar de ser necessário realizar mais testes utilizando sistemas em larga escala, de modo a conseguir avaliar totalmente o comportamento do atenolol num sistema de leitos construídos de macrófitas, o presente estudo apresenta a possibilidade de aplicar este tipo de sistemas, relativamente baratos, no tratamento de águas residuais contaminadas com atenolol. ABSTRACT: Atenolol is a β-blocker drug commonly found in wastewaters due to the inability of the conventional wastewater treatment processes to remove it. ln this study, subsurface flow constructed wetland microscosm systems have been established with a matrix of light expanded clay aggregates (LECA) and planted with Phragmites australis in order to evaluate their ability to remove atenolol from wastewater. For the detection and quantification of atenolol in aqueous solutions (water and wastewater), an adequate analytical methodology was developed and optimized using chromatographic separation by HPLC and diode array (DAD) or UV-Vis spectrophotometric detection. A sample clean-up and preconcentration procedure by solid phase extraction (SPE) was also developed for use whenever the concentration levels of the analyte were below the instrument's limit of quantification. Combined with an efficient SPE concentration step, the use of HPLC yielded an analytical method for atenolol quantification with very low LOQ (9 ngmL-1) and high reproducibility (RSD< 4%). Overall atenolol removal efficiency of 93% was achieved after a retention time of only 4 days with the microcosm systems planted with Phragmites australis. The removal kinetics was characterized by an initial fast step (removal of about 75% after just 24h) which is mainly attributable to adsorption on the LECA matrix. Atenolol removal in LECA beds continues to increase in a steady pace up to the end of the assay (8 days) being nevertheless about 5-l 0% lower than those observed in the planted beds after the first 4 days. For the retention time of 4 days most of the atenolol is removed by the LECA matrix but an additional 12-14% to the overall removal efficiency can be attributed to the Phragmites plants, which comes in agreement with other published reports. Despite the fact that further tests using larger­ scale systems are required to fully evaluate the atenolol behavior in a constructed wetland system, this study points out to the possible application of these low-cost wastewater systems to treat atenolol contaminated wastewater.

Estimating the efficiency of a small beam trawl for sampling tiger prawns Penaeus esculentus and P. semisulcatus in seagrass by removal experiments

The efficiency with which a small beam trawl (1 x 0.5 m mouth) sampled postlarvae and juveniles of tiger prawns Penaeus esculentus and P, semisulcatus at night was estimated in 3 tropical seagrass communities (dominated by Thalassia hemprichii, Syringodium isoetifolium and Enhalus acoroides, respectively) in the shallow waters of the Gulf of Carpentaria in northern Australia. An area of seagrass (40 x 3 m) was enclosed by a net and the beam trawl was repeatedly hand-hauled over the substrate. Net efficiency (q) was calculated using 4 methods: the unweighted Leslie, weighted Leslie, DeLury and Maximum-likelihood (ML) methods. The Maximum-likelihood is the preferred method for estimating efficiency because it makes the fewest assumptions and is not affected by zero catches. The major difference in net efficiencies was between postlarvae (mean ML q +/- 95% confidence limits = 0.66 +/- 0.16) and juveniles of both species (mean q for juveniles in water less than or equal to 1.0 m deep = 0.47 +/- 0.05), i.e. the beam trawl was more efficient at capturing postlarvae than juveniles. There was little difference in net efficiency for P, esculentus between seagrass types (T, hemprichii versus S. isoetifolium), even though the biomass and morphologies of seagrass in these communities differed greatly (biomasses were 54 and 204 g m(-2), respectively). The efficiency of the net appeared to be the same for juveniles of the 2 species in shallow water, but was lower for juvenile P, semisulcatus at high tide when the water was deeper (1.6 to 1.9 m) (0.35 +/- 0.08). The lower efficiency near the time of high tide is possibly because the prawns are more active at high than low tide, and can also escape above the net. Factors affecting net efficiency and alternative methods of estimating net efficiency are discussed.

U12-type Spliceosome: Localization and Effects of Splicing Efficiency on Gene Expression

The removal of non-coding sequences, introns, is an essential part of messenger RNA processing. In most metazoan organisms, the U12-type spliceosome processes a subset of introns containing highly conserved recognition sequences. U12-type introns constitute less than 0,5% of all introns and reside preferentially in genes related to information processing functions, as opposed to genes encoding for metabolic enzymes. It has previously been shown that the excision of U12-type introns is inefficient compared to that of U2-type introns, supporting the model that these introns could provide a rate-limiting control for gene expression. The low efficiency of U12-type splicing is believed to have important consequences to gene expression by limiting the production of mature mRNAs from genes containing U12-type introns. The inefficiency of U12-type splicing has been attributed to the low abundance of the components of the U12-type spliceosome in cells, but this hypothesis has not been proven. The aim of the first part of this work was to study the effect of the abundance of the spliceosomal snRNA components on splicing. Cells with a low abundance of the U12-type spliceosome were found to inefficiently process U12-type introns encoded by a transfected construct, but the expression levels of endogenous genes were not found to be affected by the abundance of the U12-type spliceosome. However, significant levels of endogenous unspliced U12-type intron-containing pre-mRNAs were detected in cells. Together these results support the idea that U12-type splicing may limit gene expression in some situations. The inefficiency of U12-type splicing has also promoted the idea that the U12-type spliceosome may control gene expression, limiting the mRNA levels of some U12-type intron-containing genes. While the identities of the primary target genes that contain U12-type introns are relatively well known, little has previously been known about the downstream genes and pathways potentially affected by the efficiency of U12-type intron processing. Here, the effects of U12-type splicing efficiency on a whole organism were studied in a Drosophila line with a mutation in an essential U12-type spliceosome component. Genes containing U12-type introns showed variable gene-specific responses to the splicing defect, which points to variation in the susceptibility of different genes to changes in splicing efficiency. Surprisingly, microarray screening revealed that metabolic genes were enriched among downstream effects, and that the phenotype could largely be attributed to one U12-type intron-containing mitochondrial gene. Gene expression control by the U12-type spliceosome could thus have widespread effects on metabolic functions in the organism. The subcellular localization of the U12-type spliceosome components was studied as a response to a recent dispute on the localization of the U12-type spliceosome. All components studied were found to be nuclear indicating that the processing of U12-type introns occurs within the nucleus, thus clarifying a question central to the field. The results suggest that the U12-type spliceosome can limit the expression of genes that contain U12-type introns in a gene-specific manner. Through its limiting role in pre-mRNA processing, the U12-type splicing activity can affect specific genetic pathways, which in the case of Drosophila are involved in metabolic functions.

New ventilation efficiency measures based on buoyancy removal

New measures for estimating the efficiency of transient ventilation flows are proposed. These measures are developed by considering how effectively a ventilation system removes buoyancy from a space. This approach is distinct from standard efficiency measures which are, in general, based on the removal of a neutrally-buoyant passive tracer. Our new measures, based on (active) buoyancy removal, allow both the instantaneous and time-averaged efficiency of the entire space, or of any region within it, to be determined. In addition, expressions for determining vertical profiles of efficiency are proposed. These new measures enable the effectiveness of different flows to be compared directly and are applicable providing density (temperature) differences exist between the interior environment and the replacement air. Thus, they may be used to contrast the effectiveness of a broad range of building ventilation flows including natural, hybrid and forced ventilation.

High efficiency operation of butt joint line-defect-waveguide microlaser in two-dimensional photonic crystal slab

Butt joint line-defect-waveguide microlasers are demonstrated on photonic crystal slabs with airholes in a triangular lattice. Such microlaser is designed to increase the output power from the waveguide edge directly. The output power is remarkably enhanced to 214 times higher by introducing chirped structure in the output waveguide. The lasing mode operates in the linear dispersion region of the output waveguide so that the absorption loss due to the band-edge effect is reduced. The laser resonance is illustrated theoretically using the finite difference time domain method. A practical high power efficiency of 20% is obtained in this microlaser. (C) 2008 American Institute of Physics.

Defect influence on luminescence efficiency of GaN-based LEDs

Wafers with normal light-emitting diode structure were grown by metal organic chemical vapor deposition system. The pressure and temperature were varied during growth of buffer layer in order to grow different types of epilayers. The cathodoluminescence results show that the interface distortion of quantum well plays an important role in radiant efficiency. The electroluminescence detections indicate that the dislocations also influence the external quantum efficiency by lowering the electron injection efficiency. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Defect influence on luminescence efficiency of GaN-based LEDs

Wafers with normal light-emitting diode structure were grown by metal organic chemical vapor deposition system. The pressure and temperature were varied during growth of buffer layer in order to grow different types of epilayers. The cathodoluminescence results show that the interface distortion of quantum well plays an important role in radiant efficiency. The electroluminescence detections indicate that the dislocations also influence the external quantum efficiency by lowering the electron injection efficiency. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fresh-frozen human bone graft for repair of defect after adenomatoid odontogenic tumour removal

The aim of this paper was report the clinical, radiographic, and histological case of adenomatoid odontogenic tumour (AOT) in adolescent woman as well as present the reconstructive treatment of AOT using fresh-frozen human bone graft with guided bone regeneration. AOT is a benign, noninvasive lesion with slow but progressive growth. Biopsy and microscopic examination confirmed the presence of an AOT. Treatment was conservative and the prognosis was excellent. The patient has been followed-up for without recurrence. The use of fresh-frozen human bone graft can be a safe choice for reconstruction of the bone defects to treat AOT.

Comparison of oxidation efficiency of disperse dyes by chemical and photoelectrocatalytic chlorination and removal of mutagenic activity

Degradation of Disperse Orange 1, Disperse Red 1 and Disperse Red 13 dyes has been performed using electrochemical oxidation on Pt electrode, chemical chlorination and photoelectrochemical oxidation on Ti/TiO(2) thin film electrodes in NaCl or Na(2)SO(4) medium. 100% discoloration was obtained for all tested methods after 1 h of treatment. Faster color removal was obtained by photoelectrocatalytic oxidation in 0.1 mol L(-1) NaCl pH 4.0 under UV light and an applied potential of +1.0V (vs SCE reference electrode), which indicates also values around 60% of TOC removal. The conventional chlorination method and electrochemical oxidation on Pt electrode resulted in negligible reduction of TOC removal. All dyes showed positive mutagenic activity in the Salmonella/microsome assay with the strain TA98 in the absence and presence of S9 (exogenous metabolic activation). Nevertheless, there is complete reduction of the mutagenic activity after 1 h of photoelectrocatalytic oxidation, suggesting that this process would be good option to remove disperse azo dyes from aqueous media. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.