Experimental and modeling studies on reverse electrodialysis for sustainable power generation

A potentially renewable and sustainable source of energy is the chemical energy associated with solvation of salts. Mixing of two aqueous streams with different saline concentrations is spontaneous and releases energy. The global theoretically obtainable power from salinity gradient energy due to World’s rivers discharge into the oceans has been estimated to be within the range of 1.4-2.6 TW. Reverse electrodialysis (RED) is one of the emerging, membrane-based, technologies for harvesting the salinity gradient energy. A common RED stack is composed by alternately-arranged cation- and anion-exchange membranes, stacked between two electrodes. The compartments between the membranes are alternately fed with concentrated (e.g., sea water) and dilute (e.g., river water) saline solutions. Migration of the respective counter-ions through the membranes leads to ionic current between the electrodes, where an appropriate redox pair converts the chemical salinity gradient energy into electrical energy. Given the importance of the need for new sources of energy for power generation, the present study aims at better understanding and solving current challenges, associated with the RED stack design, fluid dynamics, ionic mass transfer and long-term RED stack performance with natural saline solutions as feedwaters. Chronopotentiometry was used to determinate diffusion boundary layer (DBL) thickness from diffusion relaxation data and the flow entrance effects on mass transfer were found to avail a power generation increase in RED stacks. Increasing the linear flow velocity also leads to a decrease of DBL thickness but on the cost of a higher pressure drop. Pressure drop inside RED stacks was successfully simulated by the developed mathematical model, in which contribution of several pressure drops, that until now have not been considered, was included. The effect of each pressure drop on the RED stack performance was identified and rationalized and guidelines for planning and/or optimization of RED stacks were derived. The design of new profiled membranes, with a chevron corrugation structure, was proposed using computational fluid dynamics (CFD) modeling. The performance of the suggested corrugation geometry was compared with the already existing ones, as well as with the use of conductive and non-conductive spacers. According to the estimations, use of chevron structures grants the highest net power density values, at the best compromise between the mass transfer coefficient and the pressure drop values. Finally, long-term experiments with natural waters were performed, during which fouling was experienced. For the first time, 2D fluorescence spectroscopy was used to monitor RED stack performance, with a dedicated focus on following fouling on ion-exchange membrane surfaces. To extract relevant information from fluorescence spectra, parallel factor analysis (PARAFAC) was performed. Moreover, the information obtained was then used to predict net power density, stack electric resistance and pressure drop by multivariate statistical models based on projection to latent structures (PLS) modeling. The use in such models of 2D fluorescence data, containing hidden, but extractable by PARAFAC, information about fouling on membrane surfaces, considerably improved the models fitting to the experimental data.

Phlebotomine sandfly fauna and natural Leishmania infection rates in a rural area of Cerrado (tropical savannah) in Nova Mutum, State of Mato Grosso in Brazil

Introduction American cutaneous leishmaniasis (ACL) has been reported in every municipality of the State of Mato Grosso, Brazil, but the transmission epidemiology remains poorly understood. Our study was developed in a rural area of the Nova Mutum municipality where four autochthonous cases of ACL were reported in 2009. Our aims were to describe the local phlebotomine sandfly fauna and to investigate the infection rates and infecting Leishmania species in the captured sandflies. Methods Entomological captures were performed bimonthly at 10 fixed sites close to the edge of a forested area between June 2011 and April 2012. Results A total of 3,743 phlebotomine sandflies belonging to 31 distinct species were captured. Approximately 75% of the specimens were females. The most abundant species (45.4%) was Lutzomyia antunesi, which was consistently captured at every site. Species that are epidemiologically important for ACL, such as L. flaviscutellata, L. whitmani and L. umbratilis, were also captured. L. antunesi and L. ubiquitalis were naturally infected by Leishmania braziliensis or Le. guyanensis, with minimum infection rates of 0.88% and 6.67%, respectively. Surprisingly, L. antunesi was infected by Le. infantum (synonym chagasi). Conclusions The natural infection of L. antunesi and L. ubiquitalis by Leishmania sp. suggests that these species might play a role in the zoonotic cycle of ACL in Nova Mutum. The presence of Le. infantum in L. antunesi suggests that there may be a risk of an outbreak of visceral leishmaniasis (VL) in Nova Mutum.

First inventory of the sandfly fauna (Diptera: Psychodidae, Phlebotominae) in the municipality of Juiz de Fora, State of Minas Gerais, Brazil

Introduction: This study aimed to inventory the phlebotomine sandfly fauna present in the urban area of Juiz de Fora, with an emphasis on the genus Lutzomyia. Methods: Capture was performed from March to September 2012, using HP light traps placed at peridomestic sites, in a municipal kennel and a forest biome. Results: A total of 133 specimens were captured, representing eight species of the genus Lutzomyia. Lutzomyia pascalei was the most prevalent species. Conclusions: This research provides an inventory and description of the spatial locations of the phlebotomine sandfly fauna of Juiz de Fora.

Caracterização dos padrões de mortalidade e identificação dos pontos negros de mortalidade da fauna na A21

A monitorização da mortalidade da fauna nas estradas tem vindo a receber mais atenção no decorrer dos anos sendo uma temática em que ainda existe potencial para investigação assim como de propostas para medidas de mitigação. Em Portugal, os estudos mais desenvolvidos são geralmente realizados por concessionárias como a Infraestruturas de Portugal, a Brisa entre outras. Reconhece-se a importância desta temática devido aos impactes negativos a nível ecológico e ambiental resultantes da expansão da rede viária. Um fator agravante é a fraca sensibilidade dos condutores para a presença de animais na estrada e problemas devido às caraterísticas da estrada. Existem espécies que são atraídas para a estrada para se alimentarem da vegetação envolvente ou de cadáveres de outros animais, para realizarem a termorregulação ou por simplesmente precisarem de atravessar a estrada regularmente sendo por isso mais propícias a serem atingidas por veículos. A presença de animais na estrada pode acarretar riscos de acidentes assim como perdas humanas e financeiras. Deste modo, as concessionárias implementam estudos de monitorização da mortalidade da fauna nas estradas para perceberem os locais com maior número de atropelamentos, quais as espécies mais afetadas e assim conseguirem introduzir medidas de minimização que podem ser desde vedações a passagens próprias para a fauna. O objetivo deste trabalho consistiu na caracterização dos padrões de mortalidade e identificação dos pontos negros de mortalidade da fauna na autoestrada nº 21 (A21), bem como a sua relação com o habitat envolvente. Conclui-se que os animais mais afetados são os coelhos seguindo-se as cobras e as corujas e mochos. Através do buffer do habitat envolvente e do teste estatístico de Spearman não se conseguiu provar a influência do habitat envolvente sobre a mortalidade. Finalmente, foram propostas algumas medidas de minimização para os pontos negros identificados.

Phage display as a tool for generation of bio-therapeutic agents for breast cancer

Notch is a conserved signalling pathway, which plays a crucial role in a multiple cellular processes such as stem cell self-renewal, cell division, proliferation and apoptosis. In mammalian, four Notch receptors and five ligands are described, where interaction is achieved through their extracellular domains, leading to a transcription activation of different target genes. Increased expression of Notch ligands has been detected in several types of cancer, including breast cancer suggesting that these proteins represent possible therapeutic targets. The goal of this work was to generate quality protein targets and, by phage display technology, select function-blocking antibodies specific for Notch ligands. Phage display is a powerful technique that allows the generation of highly specific antibodies to be used for therapeutics, and it has also proved to be a reliable approach in identifying and validating new cancer-related targets. Also, we aimed at solving the tri-dimensional structure of the Notch ligands alone and in complex with selected antibodies. In this work, the initial phase focused on the optimization of the expression and purification of a human Delta-like 1 ligand mutant construct (hDLL1-DE3), by refolding from E. coli inclusion bodies. To confirm the biological activity of the produced recombinant protein cellular functional studies were performed, revealing that treatment with hDLL1-DE3 protein led to a modulation of Notch target genes. In a second stage of this study, Antibody fragments (Fabs) specific for hDLL1-DE3 were generated by phage display, using the produced protein as target, in which one good Fab candidate was selected to determine the best expression conditions. In parallel, multiple crystallization conditions were tested with hDLL1-DE3, but so far none led to positive results.

Alpha generation with Twitter’s daily momentum

This thesis does not set out to focus on the dynamics relationship between Twitter and stock prices, but instead tries to understand if using relevant information extracted from tweets has the power to increase investors’ stock picking ability, and generate alpha in portfolio’s choice relative to a benchmark. Despite the short period analyzed, it gives promising results that the sentiment analysis performed by Social Market Analytics Inc. applied to an equity portfolio, is able to generate positive abnormal returns, statistically significant in and out of sample.

Presença e alterações da fauna de Artrópodos durante a preparação de um composto orgânico

No decorrer da preparação de um composto orgânico (150 dias de duração), foram feitas cinco amostragens para estudarem-se a presença e as alterações da fauna de artrópodos, durante algumas das diferentes fases de sua preparação. Foram utilizados, em seis canteiros feitos acima da superfície do solo, três tratamentos diferentes, além da inoculação bacteriana de três dos canteiros, aos 75 dias, e da cobertura de todos os canteiros com plástico durante uma boa parte do tempo de preparação do composto. Em todos os tratamentos, o grupo numericamente mais importante foi Acari (88-99, 5%), seguido por Collembola (0,3- 0%), Coleoptera (0, 1-1, 4%), Diplopoda (0,04-0,3%), Diptera (0,04-0,65%) e Formicidae (0,01-0,03%). O número de grupos taxonômicos e de indivíduos da fauna aumentou gradativamente com o tempo de preparação do composto, em todas os tratamentos. A inoculação bacteriana, aos 75 dias, resultou num incremento da fauna no tratamento 2 (com esterco de galinha), provavelmente em face do anterior fornecimento de uma eficiente fonte de nitrogênio e de microorganismos, representada pela adição inicial de esterco de galinha fresca ao material vegetal. Também a cobertura dos canteiros com plástico parece ter influido bastante na fauna presente no material, provocando uma sensível diminuição de sua densidade. O tratamento com esterco de galinha foi o que apresentou uma mais rápida colonização pela fauna, com uma maior diversidade de grupos taxonômicos e também o que teve uma mais rápida e completa humificação do material.

Distributed solar micro generation

Taking into account the fact that the sun’s radiation is estimated to be enough to cover 10.000 times the world’s total energy needs (BRAKMANN & ARINGHOFF, 2003), it is difficult to understand how solar photovoltaic systems (PV) are still such a small part of the energy source matrix across the globe. Though there is an ongoing debate as to whether energy consumption leads to economic growth or whether it is the other way around, the two variables appear correlated and it is clear that ensuring the availability of energy to match a country’s growth targets is one of the prime concerns for any government. The topic of centralized vs distributed electricity generation is also approached, especially in what regards the latter fit to developing countries needs, namely the lack of investment capabilities and infrastructure, scattered population, and other factors. Finally, Brazil’s case is reviewed, showing that the current cost of electricity from the grid versus the cost from PV solutions still places an investment of this nature with 9 to 16 years to reach breakeven (from a 25 year panel lifespan), which is too high compared to the required 4 years for most Brazilians. Still, recently passed legislation opened the door, even if unknowingly, to the development of co-owned solar farms, which could reduce the implementation costs by as much as 20% and hence reduce the number of years to breakeven by 3 years.

A FAUNA DE FORMIGAS EM POVOAMENTOS DE EUCALIPTO E MATA NATIVA NO ESTADO DO AMAPÁ

Um levantamento da fauna de formigas em uma área de mata nativa e em três plantações de Eucalyptus de 6, 20 e 106 meses de idade foi conduzido em agosto de 1992. Aamostragem consistiu de 2 transectos de 100 m por área, sendo que ao longo de cada transecto foram dispostas 10 armadilhas pitfall, que permaneceram no campo por 7 dias, após o que, foram substituídas por armadilhas contendo iscas de bolacha, sardinha e açúcar, que permaneceram na área por 1 hora para coleta das formigas. Além disso, para cada área foram feitas coletas manuais sobre o solo, senapilheira, árvores e arbustos por 5 horas não consecutivas.Um total de 121 morfoespécies, distribuídas em 5 subfamílias e 50 gêneros foram coletados. Os índices de Hill calculados indicam que na mata nativa houve uma baixa dominância e alta diversidade de espécies, enquanto nos plantios de eucalipto observou-se uma tendência de diminuição da dominância e aumento na diversidade com o crescimento da floresta.

Ontology-based representation and generation of workflows for micro-task human-machine computation

Doctoral Program in Computer Science

Fauna parasitológica de Alevinos de Matrinchã Brycon cephalus (Günther, 1869) coletados nos Rios Negro e Solimões, na Amazônia central

Aproximadamente 2500 alevinos de matrinchã com comprimento padrão de 0,8 a 5,0cm foram coletados no lago Catalão, margem direita do rio Negro e no rio Solimões, próximo a ilha da Marchantaria, Estado do Amazonas. Uma subamostra de 136 peixes foi retirada para exames parasitológicos e o restante foi colocado em tanques em uma estação de piscicultura, durante 30 dias. Após esse período uma segunda amostra foi retirada e examinada. Dos 136 peixes: 49 (36%) estavam parasitados com metacercárias de trematódeos; 32 (23,5%) com nematóides Spirocamallanus inopinatus; 26 (19%) com monogenóideos Jainus amazonensis; 3 (2%) com protozoários Trichodina sp.; 1 (0,7%) com acantocéfalo Echinorhynchus sp. e 2 (1,5%) com estágios larvais de cestóides. Dos peixes mantidos nos tanques, após 30 dias foi examinada uma subamostra de 60 peixes: 42 (70%) estavam parasitados com J. amazonensis; 14 (23%) com S. inopinatus; 9 (15%) com metacercárias de trematódeos e 2 (3%) com Echinorhynchus sp. A intensidade média e abundância média foram maiores em J. amazonensis (342 e 65), seguido por cestóides (70 e 1), Trichodina sp. (13 e 0,3), trematódeos (5 e 2), S. inopinatus (1 e 0,3) e Echinorhynchus sp. (1 e 0,007). Na estação de piscicultura a intensidade média e abundância média também foram maiores para o J. amazonensis (222 e 115) em relação aos demais grupos. A espécie J. amazonensis apresentou maior intensidade média e menor prevalência na natureza. Houve variação na composição da fauna parasitógica e nos índices de infestação, após 30 dias de permanência na estação de piscicultura.

Levantamento da fauna de Abelhas silvestres (Hymenoptera, Apoidea) na região da "Baixada Maranhense": Vitória do Mearim, MA, Brasil

Estudou-se durante um ano a fauna de abelhas de uma região da Baixada maranhense em Vitória do Mearim — MA. Foram feitas coletas mensais com auxílio de redes entomológicas e armadilhas de cheiro, no período de um ano, totalizando 288 horas de amostragem. Um total de 839 indivíduos de 38 espécies de abelhas pertencentes às famílias Apidae, Megachilidae, Halictidae, Andrenidae e Colletidae foram coletadas nas flores e 72 indivíduos (11 espécies) de Euglossinae em armadilhas com iscas-odoríferas. Scaptotrigona flavisetis Μoure, Trigona pallens Cockerell e Apis mellifera Linnaeus foram as espécies mais abundantes na área. A sazonalidade foi variável de acordo com as diferentes espécies de abelhas. S. flavisetis foi observada em maior número em janeiro e outubro, T. pallens em janeiro e fevereiro e A. mellifera em abril. Das abelhas coletadas em armadilhas, Euglossa (E.) cordata e Ε. (E.) gr. modestior foram as mais abundantes e Eucaliptol foi a isca odorífera que recebeu maior número de visitas.

A fauna de parasitas do tambaqui, Colossoma macropomum (Cuvier, 1818) (Characiformes: Characidae) do médio rio Solimões, Estado do Amazonas (AM) e do baixo rio Amazonas, Estado do Pará (PA), e seu potencial como indicadores biológicos

Foram examinados brânquias, fossas nasais e intestinos de tambaquis (Colossoma macropomum) capturados em duas localidades na Amazônia, próximas aos municípios de Tefé/Coari, no médio rio Solimões, Estado do Amazonas e de Santarém no baixo rio Amazonas, Estado do Pará. Nove espécies de parasitas foram encontradas: três da classe Monogenoidea; Anacanthorus spathulatus, Linguadactyloides brinkmanni e Notozothecium sp.; uma de Trematoda da família Paramphistomidae; uma do filo Acanthocephala, Neoechinorhynchus buttnerae, duas do filo Nematoda, Spirocamallanus sp. e Procamallanus sp. e duas da subclasse Copepoda, Gamidactylus jaraquensis e Perulernaea gamitanae. Foram registradas pela primeira vez parasitando o tambaqui, o monogenético Notozothecium sp., espécimens imaturos da família Paramphistomidae, larvas do nematóide Procamallanus sp. e o copépodo Gamidactylus jaraquensis. Os paranfistomídeos e Procamallanus sp. foram encontrados apenas nos hospedeiros da região de Tefé/Coari. Foi observada pouca variabilidade na composição da parasitofauna do tambaqui, entre os dois locais estudados. As espécies Anacanthorus spathulatus, Notozothecium sp., Neoechinorhynchus buttnerae e Perulernaea gamitanae, apresentaram bom potencial como indicadores biológicos para o tambaqui.

Fauna de coleópteros aquáticos (insect: coleoptera) na Amazônia central, Brasil

Foram coletados 888 exemplares de Coleoptera aquáticos nos municípios de Manaus, Manacapuru e Presidente Figueiredo (AM), de fevereiro de 2000 a agosto de 2002, distribuídos em 12 famílias, 50 gêneros e 88 espécies ou morfoespécies. Novas ocorrências para o Brasil, incluem as seguintes espécies de Dytiscidae: Hydrodessus robinae, H. surinamensis, Hypodessus frustrator, Neobidessus confusus, N. spangleri e N. woodruffi. Os gêneros Agaporomorphus (Dytiscidae) e Pronoterus (Noteridae) são registrados pela primeira vez para o estado do Amazonas, assim como as espécies: P. punctipennis e Suphisellus nigrinus (Noteridae); Agaporomorphus grandisinuatus, Bidessonotus tibialis, Derovatellus lentus,Desmopachria nitida, Hydaticus xanthomelas, Laccophilus tarsalis, Liodessus affinis e Megadytes laevigatus (Dytiscidae). A família Dytiscidae foi a que apresentou maior riqueza, com 34 espécies, seguida de Hydrophilidae, com 20 e Noteridae, com 12 espécies. Os gêneros com maior número de espécies foram Gyretes (Gyrinidae) e Suphisellus (Noteridae) com 6 espécies, Copelatus (Dytiscidae) e Tropisternus (Hydrophilidae), com 5 espécies.

Fauna de flebotomíneos (Diptera: Psychodidae) em fragmentos florestais ao redor de conjuntos habitacionais na cidade de Manaus, Amazonas, Brasil: II. Estratificação horizontal

No período Janeiro a agosto de 1999, foi realizado um estudo sobre a presença de flebotomíneos em duas áreas de floresta residual, situadas próximas e no peri e domicilio de conjuntos habitacionais, na periferia da cidade de Manaus, Estado do Amazonas. O objetivo deste estudo foi verificar a fauna de flebotomíneos e observar possíveis mudanças de hábito principalmente nos vetores da leishmaniose cutânea. Foram realizadas coletas de flebotomíneos na bases de árvores no estrato entre 0 e 2 metros. As fêmeas foram dissecados para a procura de flagelados. Na Estrada do Turismo, capturamos 579 flebotomíneos de 12 espécies; 545 na floresta residual e 33 espécimes na área domiciliar. Na outra área, Cidade de Deus, foram capturados 976 exemplares de 21 espécies; 883 flebotomos na floresta residual e 72 espécimes no ambiente domiciliar. Todas as 375 fêmeas dissecadas foram negativas para flagelados. Lutzomyia umbratilis Ward & Fraiha,1997 foi a espécie mais abundante em todos os ambientes de coletas.