Remoção de cianotoxinas da água para consumo humano em filtros de carvão activado com actividade biológica

A contaminação das águas superficiais com cianotoxinas é um problema em Portugal e no mundo, com tendência crescente em consequência das alterações climáticas. O tratamento convencional da água para consumo humano tem eficácia limitada na remoção de cianotoxinas. Os filtros de carvão activado são uma alternativa promissora se, além da adsorção, se favorecer a biodegradação destes microcontaminantes, fenómenos todavia insuficientemente conhecidos.

Engineering new strategies to improve pharmacokinetics of therapeutic proteins

Tese de doutoramento, Farmácia (Biotecnologia Farmacêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

Nanoporous carbons from sisal residues and their application in hybrid TiO2/carbon photocatalysts for the removal and degradation of phenol in solution

Tese de doutoramento, Química (Química Tecnológica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Diagnóstico ambiental de uma queijaria e proposta de melhorias

O presente trabalho tem como objectivo o diagnóstico ambiental da empresa Lacticinios do Paiva, S.A, a avaliação da água do processo e da ETARI e o estudo da fermentação do soro de queijo com o intuito de produção de bioetanol. No diagnóstico ambiental da empresa, observou-se que 18.227.731 litros de leite usados anualmente geram 5.031 ton/ano de queijo, 7.204 ton/ano de soro de queijo, 74.201 m3/ano de efluente liquido, 14 ton/ano de plástico e 20 ton/ano de cartão. Os principais problemas com necessidade de optimização são a recuperação de água das lavagens, avaliação da produção de biogás no digestor anaeróbio, recuperação do volume de leite que é desperdiçado na produção de queijo fresco de longa duração, avaliação da eficiência energética da empresa, valorização das natas e do soro de queijo. Decidiu-se neste trabalho avaliar a possibilidade de reciclagem das águas de lavagem, avaliar o funcionamento da ETARI face à legislação existente e estudar a possibilidade de valorização do soro de queijo. Na avaliação das águas de processo das lavagens para posterior reciclagem, verifica-se que relativamente ao pH e aos sólidos suspensos não existe problema, podendo encarar-se a hipótese de reciclagem directa. No entanto, no que respeita à carga orgânica das águas de lavagem do sistema de ultrafiltração do queijo fresco de longa duração, constata-se que esta não poderia ser utilizada novamente, uma vez que apresenta valores elevados de CQO. Para a sua reutilização, será necessário remover a CQO, hipótese que se estudou com resultados positivos. Verificou-se que, um tratamento por adsorção em carvão activado precedido de microfiltração, reduz a CQO de forma significativa permitindo admitir a hipótese de reciclagem da água, nomeadamente para as 1ª e 3ª águas de lavagem. As outras águas teriam necessidade de mais tempo de contacto com o carvão activado. No sentido de avaliar o funcionamento da ETARI, foram analisadas várias correntes da mesma, em particular a do efluente final, no que respeita a parâmetros como: pH, Sólidos Suspensos Totais, Carência Química de Oxigénio, Carência Bioquímica de Oxigénio, Turvação, Nitratos, Fósforo Total, Azoto Kjeldalh, Azoto Amoniacal e Cloretos. Observou-se que os valores para o efluente final da ETARI são os seguintes: pH compreendido entre [7,21 – 8,69], SST entre [65,3 – 3110] mg/L, CQO entre [92,5 – 711,5] mg/L, CBO5 entre [58 – 161] mg/L, NO3- entre [10,8 – 106,7] mg/L, fósforo total entre [8,3 – 64,3] mg/L, turvação entre [67,7 – 733,3] FTU e cloretos entre [459,9 – 619,81] mg/L; pode-se dizer que os parâmetros analisados se encontram quase sempre dentro da gama de valores impostos pela Câmara Municipal de Lamego pelo que o efluente pode ser lançado no Colector Municipal de Cambres. Relativamente à fermentação alcoólica do soro de queijo, verifica-se que a levedura Kluyveromyces Marxianus consegue degradar praticamente todo o açúcar presente no permeado produzindo assim uma quantidade razoável de etanol. Quando se utilizou a levedura Saccharomyces Cerevisiae, a produção de etanol foi muito reduzida, como esperado, dado que esta levedura apresenta dificuldades na metabolização da lactose. Constatou-se assim que a melhor levedura para a fermentação do permeado do soro de queijo é a Kluyveromyces Marxianus, estimando-se em 150 mg a produção de etanol por L de soro.

Contribuição para o estudo de odores em estações de tratamento de águas residuais urbanas

Os odores emitidos por estações de tratamento de águas residuais urbanas (ETAR) representam um problema potencial para a sua integração urbanística e ambiental. Por outro lado, os odores representam igualmente um perigo potencial para a saúde dos trabalhadores das ETAR, para a conservação das infraestruturas e para a eficiência de tratamento. Deste modo, o conhecimento sobre a sua ocorrência, contenção e tratamento é fundamental para a concepção, projecto e exploração das infraestruturas de saneamento. Com o objectivo de resumir e sistematizar a informação sobre o estado da arte relativo aos odores em ETAR, foi realizada uma revisão detalhada sobre os vários aspectos associados a este problema, nomeadamente formação e controlo de odores. De modo idêntico com o objectivo de procurar contribuir para a caracterização da situação em Portugal foram identificadas as principais ETAR existentes com desodorização, tendo sido organizados inquéritos e visitas a todas elas por forma a apurar a informação considerada mais relevante, nomeadamente no que diz respeito à tecnologia utilizada, bem como aspectos particulares de exploração e custos envolvidos. As principais conclusões do estudo efectuado incluem por um lado a importânica da concepção dos sistemas de contenção e ventilação como partes essenciais no controlo dos odores e, por outro, a baixa representatividade dos custos de investimento e de exploração do controlo de odores no total de uma ETAR. A tecnologia de tratamento mais aplicada é a absorção e oxidação química, seguida pela biofiltração e por adsorção em carvão activado e, aparentemente, a selecção das tecnologias não está relacionada nem com a dimensão da ETAR nem com o caudal de ar a tratar. Por outro lado, a monitorização dos odores e dos compostos odoríficos é poucas vezes efectuada, o que limita, de um modo muito significativo, a correcta avaliação dos processos de tratamento.

Aplicação de zeólitos hierárquicos a reacções de acilação de Friedel-Crafts

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química

Desenvolvimento de Anticorpos Plásticos para um Biomarcador do Cancro

O trabalho descrito compreende o desenvolvimento de um anticorpo plástico (MIP, do inglês Molecularly Imprinted Polymer) para o antigénio carcinoembrionário (CEA, do inglês Carcinoembriogenic Antigen) e a sua aplicação na construção de dispositivos portáteis, de tamanho reduzido e de baixo custo, tendo em vista a monitorização deste biomarcador do cancro do colo-retal em contexto Point-of-Care (POC). O anticorpo plástico foi obtido por tecnologia de impressão molecular orientada, baseada em eletropolimerização sobre uma superfície condutora de vidro recoberto por FTO. De uma forma geral, o processo foi iniciado pela electropolimerização de anilina sobre o vidro, seguindo-se a ligação por adsorção do biomarcador (CEA) ao filme de polianilina, com ou sem monómeros carregados positivamente (Cloreto de vinilbenziltrimetilamónio, VB). A última fase consistiu na electropolimerização de o-fenilenodiamina (oPD) sobre a superfície, seguindo-se a remoção da proteína por clivagem de ligações peptídicas, com o auxílio de tripsina. A eficiência da impressão do biomarcador CEA no material polimérico foi controlada pela preparação de um material análogo, NIP (do inglês, Non-Imprinted Polymer), no qual nem a proteína nem o monómero VB estavam presentes. Os materiais obtidos foram caracterizados quimicamente por técnicas de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR, do inglês, Fourier Transform Infrared Spectroscopy) e microscopia confocal de Raman. Os materiais sensores preparados foram entretanto incluídos em membranas poliméricas de Poli(cloreto de vinilo) (PVC) plastificado, para construção de sensores (biomiméticos) seletivos a CEA, tendo-se avaliado a resposta analítica em diferentes meios. Obteve-se uma boa resposta potenciométrica em solução tampão de Ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-etanosulfónico (HEPES), a pH 4,4, com uma membrana seletiva baseada em MIP preparada com o monómero carregado VB. O limite de deteção foi menor do que 42 pg/mL, observando-se um comportamento linear (versus o logaritmo da concentração) até 625 pg/mL, com um declive aniónico igual a -61,9 mV/década e r2>0,9974. O comportamento analítico dos sensores biomiméticos foi ainda avaliado em urina, tendo em vista a sua aplicação na análise de CEA em urina. Neste caso, o limite de deteção foi menor do que 38 pg/mL, para uma resposta linear até 625 pg/mL, com um declive de -38,4 mV/década e r2> 0,991. De uma forma geral, a aplicação experimental dos sensores biomiméticos evidenciou respostas exatas, sugerindo que os biossensores desenvolvidos prossigam estudos adicionais tendo em vista a sua aplicação em amostras de indivíduos doentes.

Construção de um sensor eletroquímico molecularmente impresso para monitorização do cancro da mama

O Cancro da mama é uma doença cuja incidência tem vindo a aumentar de ano para ano e além disso é responsável por um grande número de mortes em todo mundo. De modo a combater esta doença têm sido propostos e utilizados biomarcadores tumorais que permitem o diagnóstico precoce, o acompanhamento do tratamento e/ou a orientação do tipo tratamento a adotar. Atualmente, os biomarcadores circulantes no sangue periférico recomendados pela Associação Americana de Oncologia Clinica (ASCO) para monitorizar os pacientes durante o tratamento são o cancer antigen 15-3 (CA 15-3), o cancer antigen 27.29 (CA 27.29) e o cancer embryobic antigen (CEA). Neste trabalho foi desenvolvido um sensor eletroquímico (voltamétrico) para monitorizar o cancro da mama através da análise do biomarcador CA 15-3. Inicialmente realizou-se o estudo da adsorção da proteína na superfície do elétrodo para compreender o comportamento do sensor para diferentes concentrações. De seguida, estudaram-se três polímeros (poliaminofenol, polifenol e polifenilenodiamina) e selecionou-se o poliaminofenol como o polímero a utilizar, pois possuía a melhor percentagem de alteração de sinal. Após a seleção do polímero, este foi depositado na superfície do elétrodo por eletropolimerização, formando um filme polimérico molecularmente impresso (MIP) à volta da proteína (molde). Posteriormente, foram analisados cinco solventes (água, mistura de dodecil sulfato de sódio e ácido acético, ácido oxálico, guanidina e proteinase K) e o ácido oxálico revelou ser mais eficaz na extração da proteína. Por último, procedeu-se à caraterização do sensor e analisou-se a resposta analítica para diferentes concentrações de CA 15-3 revelando diferenças claras entre o NIP (polímero não impresso) e o MIP.

A microextracção em fase sólida como técnica de preparação de amostras em química analítica e toxicologia : teoria e aplicações

Amicroextracção em fase sólida, SPME, é uma técnica de adsorção/dessorção desenvolvida na Universidade de Waterloo (Ontario, Canadá) que elimina a necessidade de utilização de solventes orgânicos ou instrumentos complicados para a extracção e concentração de compostos voláteis e não voláteis a partir de amostras líquidas ou gasosas.ASPME origina resultados lineares dentro de um amplo intervalo de concentrações, é compatível com qualquer tipo de equipamento de cromatografia gasosa, com colunas de enchimento ou capilares, ou ainda cromatografia gasosa-espectrometria de massa. Pode, inclusivamente ser utilizado com injectores split/splitless ou directos. Na análise de urina, sangue ou outras matrizes biológicas, a preparação das amostras é normalmente necessário extraír e concentrar os analitos de interesse, o que é efectuado com recurso à extracção líquido-líquid, extracção em fase sólida, ou outras técnicas. Estes procedimentos apresentam várias desvantagens, onde se incluem o tempo excessivo de preparação e gasto desnecessário de solventes orgânicos. A SPME elimina a maior parte destes inconvenientes, já que é uma técnica rápida e que não necessita de solventes orgânicos ou de equipamentos complicados para ser levada a cabo. Esta técnica pode ser utilizada para monitorizar analitos em amostras líquidas ou gasosas, podendo ser acoplada à cromatografia gasosa, cromatografia gasosa-espectrometria de massa ou cromatografia líquida de alta eficiência. Embora inicialmente direccionada para a determinação de compostos orgânicos no meio ambiente, as suas vantagens nas análises clínicas, forenses e de alimentos têm vindo a ser postas em evidência. Desta forma, com este trabalho pretende-se conhecer mais aprofundadamente esta técnica bem como rever as suas principais aplicações no campo da toxicologia e da química analítica.

Implementação da tecnologia de IgY para o diagnóstico da leishmaniose visceral canina

Os métodos de diagnóstico sorológico são ainda as ferramentas mais realistas e aplicáveis para identificação de cães com leishmaniose visceral. A pesquisa por métodos sorológicos mais eficientes e de produção simplificada é importante para a identificação do reservatório canino, ação primordial para o controle da doença. Este estudo teve por objetivo o desenvolvimento e a avaliação do desempenho de um ELISA para leishmaniose visceral canina, utilizando como conjugado enzimático uma IgY anti-IgG canina. Para isto, galinhas poedeiras foram imunizadas com IgG canina purificada e a IgY anti-IgG foi isolada das gemas dos ovos por precipitação com polietilenoglicol e purificada por meio de adsorção tiofílica. A especificidade frente ao antígeno imunizante foi verificada por imunodifusão radial dupla, ELISA e western-blot. O ELISA foi desenvolvido utilizando IgY conjugada a enzima peroxidase, tendo seus parâmetros de acurácia avaliados e comparados com o ELISA utilizando IgG de mamíferos conjugada a peroxidase. A concentração total de IgY isolada nas gemas foi constante, sem diferença significativa nos meses analisados (...), com média de 97,55 mg de IgY/ gema. A IgY produzida reconheceu a IgG canina, demonstrando uma forte sensibilidade e especificidade no ELISA, porém na imunodifusão não foi detectada ligação da IgY produzida a IgG canina. Após a imunização, houve um aumento significante da produção de IgY específica do primeiro para o segundo mês (...) onde ocorreu um pico estável sem queda de produção até o final do período analisado (...). A IgY demonstrou ainda, forte reatividade no western-Blot frente a IgG canina purificada e a presente no soro de cão clinicamente saudável, não sendo capaz de reconhecer IgG de outras espécies animais.

Separação caulinita-dióxido de titânio por floculação seletiva : mecanismo, seletividade e aplicação no cualim do Rio Jari (AP)

No presente trabalho, é investigado um método alternativo para remover as impurezas coloridas contidas no caulim ultrafino do Rio Jari (AP), mediante a adsorção seletiva com polímeros aquosolúveis. Apesar desse método (floculação seletiva) ser considerado inovador no tratamento de minérios ultrafinos, problemas como a alta sensibilidade do meio e o baixo rendimento, freqüentemente comprometem a sua aplicação em sistemas naturais. Nesse contexto, o presente trabalho enfatiza questões envolvendo a seletividade do processo, bem como os mecanismos e os fenômenos envolvidos na adsorção seletiva de uma das fases minerais, A caracterização do minério define o tipo de contaminante (anatásio) e as suas relações de contato com a caulinita (ausência de adesão física). Tal informação é útil na avaliação do rendimento ativo do processo. A eficiência na remoção do anatásio, frente ao ambiente específico do meio e em combinação com a intensidade de carga aniônica do polímero floculante, define a condição mais favorável em termos de adsorção e seletividade. Tal condição prevê a utilização de poliacrilamidas fracamente aniônicas em meio alcalino (pH = 10). o aumento da concentração de hexametafosfato-Na (dispersante de atividade eletrostática) provoca uma redução nos níveis de adsorção da caulinita, pelo aumento da sua carga superficial. A seletividade do processo atinge o seu nível máximo com a adição de poliacrilato-Na (dispersante que combina a atividade eletrostática com o efeito estérico). Nessas condições, remoções consideráveis de anatásio são obtidas, fazendo com que o teor de Ti02 contido no caulim caia de 1,3% para 0,2% e com que a recuperação permaneça em níveis satisfatórios (57%). o nível de adição química do meio também condiciona o grau de consistência dos flocos gerados, aumentando a cinética de sedimentação. Nos ambientes considerados altamente seletivos, a sedimentação dos flocos chega a atingir uma velocidade de 18 mm/minuto em polpa com 30% de sólidos.

Estádios críticos para suplementação nitrogenada em cevada

A época de aplicação de N na cultura da cevada pode influenciar o rendimento de grãos pelo estímulo específico dado a seus componentes. Neste sentido, foi realizado o presente trabalho para determinar o período e os estádios fenológicos da cultura da cevada afetados pela aplicação de N. Foram conduzidos três experimentos a campo em Eldorado do Sul, Encruzilhada do Sul e e outro em Victor Graeff, no ano de 2000, e dois experimentos a campo, um em Eldorado do Sul e Victor Graeff, no ano de 2001. Os estádios de aplicação de N foram na emergência das plântulas; emissão da 2a ou 3ª folha; 4a ou 5ª folha; 6a ou 7ª folha; 8a ou 9ª folha e emborrachamento, e as doses de N foram 30 ou 40 e 60 ou 80 kg.ha-1. Foram analisados o rendimento de grãos e seus componentes (espigas área-1, grãos espiga-1 e massa de grão), a característica cervejeira dos grãos, o desenvolvimento de afilhos, a produção de massa seca e o acúmulo de N na parte aérea. As maiores respostas em rendimento de grãos foram observadas entre a emissão da 3a folha à emissão da 7a folha do colmo principal. A aplicação de N antecedendo o início do afilhamento beneficiou a formação de colmos área-1 e grãos espiga-1 e a aplicação no final do afilhamento consolidou o número de espigas área-1 e grãos espiga-1. A aplicação de N no final do afilhamento resultou na maior disponibilidade de N para dar aporte ao processo de acúmulo de massa seca e N, que é intensificado no período de alongamento dos entrenós O aporte de N a estes processos diminuiu a competição entre os colmos e as estruturas reprodutivas, reduzindo a mortalidade de colmos. Até o final do afilhamento, não houve incremento no teor de proteína dos grãos devido à maior produção de massa seca e ao aumento do número de grãos área-1, diluindo o N acumulado na parte aérea neste componente.

Doses e parcelamento de nitrogênio em alface

A alface é a hortaliça folhosa mais consumida no mundo. É uma rica fonte de vitaminas e sais minerais que está presente no cardápio diário de grande parte da população brasileira. O nitrogênio é o nutriente mais importante para a produção de alface. O excesso ou falta desse nutriente acarretam queda na produção e problemas de qualidade nutritiva, por excesso de nitrato. A dose recomendada de nitrogênio varia muito entre autores e órgãos oficiais. Uma parte do nitrogênio aplicado ao solo é perdida por lixiviação, contaminando os mananciais de água. Devido a isso é recomendada a sua aplicação em diversas etapas, cujo número também é variável nas recomendações. Este trabalho teve por objetivo determinar qual a dose de nitrogênio e seu modo de aplicação que proporcionam a maior produção, sem comprometer a qualidade da alface do tipo “lisa”, nas condições de clima e solo do município de Eldorado do Sul, região da Grande Porto Alegre, RS. Foram realizados dois estudos, um testando doses crescentes de nitrogênio sob a forma de uréia e o outro testando o parcelamento em diversas épocas do cultivo. Foram avaliados a produção de matéria fresca e seca, os teores de nitrogênio, amônio e nitrato no tecido seco, a extração e a eficiência do uso do fertilizante. Os resultados revelam que a dose de 200 kgha-1 foi a que proporcionou maior rendimento da cultura e que a dose de 400 kgha-1 diminui a produção. A extração de nitrogênio foi da ordem de 35,7 kgha-1 e os teores de nitrogênio, amônio e nitrato foram respectivamente de 2,45%; 651,7 mg.kg-1 e 153,6 mg.kg-1. O teor de nitrato na alface foi muito menor do que o considerado prejudicial a saúde humana. A eficiência do uso do fertilizante foi de 12,06% quando aplicado 200 kgha-1 de N em 3 épocas. A eficiência do uso do adubo foi aumentada em 26,35% com o parcelamento em 4 doses iguais de 50 kg ha-1, aplicadas no plantio e aos 15, 30 e 45 dias após, sem alterar a qualidade visual e nutricional da alface.

Efeitos da disponibilidade de nitrogênio e água na fotossíntese, crescimento e produção do milho, em diferentes sistemas de cultura

Considerando que o milho não responde somente ao nitrogênio (N) mineral aplicado, mas também ao N total no solo, ao sistema de cultura que antecede a semeadura, à relação C/N das espécies precedentes e ao tipo de preparo do solo, faz-se necessário quantificar as respostas da cultura, em aspectos relacionados à fotossíntese, ao crescimento e à produção, baseando-se na quantidade de N disponível. Neste enfoque, foram conduzidos experimentos de campo para quantificar o N disponível ao milho em função de diferentes sistemas de preparo de solo, sistemas de cultura e doses de N mineral. Avaliou-se o efeito de diferentes níveis de N disponível sobre o rendimento de grãos, a produção de matéria seca aérea (MS), o índice de área foliar (IAF), o teor de N na planta, o teor de N foliar, o teor de clorofila e a taxa fotossintética do milho. Avaliou-se, também, a interação entre diferentes níveis de N e água sobre o teor de clorofila, a condutância estomática, o potencial de água na folha e a taxa fotossintética do milho. As avaliações foram feitas em sistemas de plantio direto e de preparo convencional, associados aos sistemas de cultura A/M – aveia/milho, V/M – vica/milho e A+V/M+C – aveia+vica/milho+caupi, com doses entre 0 e 180 kg ha-1 de N mineral e em tratamentos com e sem irrigação. Os tratamentos com A/M apresentaram menor quantidade de N disponível (entre 27 e 123 kg ha-1) e aqueles com leguminosas (V/M e A+V/M+C) tiveram quantidades superiores (entre 50 e 147 kg ha-1). A disponibilidade de N influenciou o IAF, o teor de N na planta, a MS e o rendimento de grãos, com valores inferiores nos tratamentos com menor quantidade de N disponível. As menores taxas de fotossíntese ocorreram nos tratamentos com menores teores de clorofila total, comprovando a dependência da fotossíntese ao teor de clorofila, e de ambos ao teor de N disponível. Condições de restrição hídrica demonstraram maior influência sobre a taxa de fotossíntese e a condutância foliar, do que a disponibilidade de N.