Report of the workshop for life detection in samples from Mars

The question of whether there is or was life on Mars has been one of the most pivotal since Schiaparellis' telescopic observations of the red planet. With the advent of the space age, this question can be addressed directly by exploring the surface of Mars and by bringing samples to Earth for analysis. The latter, however, is not free of problems. Life can be found virtually everywhere on Earth. Hence the potential for contaminating the Mars samples and compromising their scientific integrity is not negligible. Conversely, if life is present in samples from Mars, this may represent a potential source of extraterrestrial biological contamination for Earth. A range of measures and policies, collectively termed ‘planetary protection’, are employed to minimise risks and thereby prevent undesirable consequences for the terrestrial biosphere. This report documents discussions and conclusions from a workshop held in 2012, which followed a public conference focused on current capabilities for performing life-detection studies on Mars samples. The workshop focused on the evaluation of Mars samples that would maximise scientific productivity and inform decision making in the context of planetary protection. Workshop participants developed a strong consensus that the same measurements could be employed to effectively inform both science and planetary protection, when applied in the context of two competing hypotheses: 1) that there is no detectable life in the samples; or 2) that there is martian life in the samples. Participants then outlined a sequence for sample processing and defined analytical methods that would test these hypotheses. They also identified critical developments to enable the analysis of samples from Mars.

Development of a planar waveguide microarray for the monitoring and early detection of five harmful algal toxins in water and cultures

A novel multiplex microarray has been developed for the detection of five groups of harmful algal and cyanobacterial toxins found in marine, brackish, and freshwater environments including domoic acid (DA), okadaic acid (OA, and analogues), saxitoxin (STX, and analogues), cylindrospermopsin (CYN) and microcystins (MC, and analogues). The sensitivity and specificity were determined and feasibility to be used as a screening tool investigated. Results for algal/cyanobacterial cultures (n = 12) and seawater samples (n = 33) were compared to conventional analytical methods, such as high performance liquid chromatography (HPLC) and liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Detection limits for the 15 min assay were 0.37, 0.44, 0.05, 0.08, and 0.40 ng/mL for DA, OA, STX, CYN, and MC, respectively. The correlation of data obtained from the microarray compared to conventional analysis for the 12 cultures was r(2) = 0.83. Analysis of seawater samples showed that 82, 82, 70, 82, and 12% of samples were positive (>IC20) compared to 67, 55, 36, 0, and 0% for DA, OA, STX, CYN, and MC, respectively, for conventional analytical methods. The discrepancies in results can be attributed to the enhanced sensitivity and cross-reactivity profiles of the antibodies in the MBio microarray. The feasibility of the microarray as a rapid, easy to use, and highly sensitive screening tool has been illustrated for the five-plex detection of biotoxins. The research demonstrates an early warning screening assay to support national monitoring agencies by providing a faster and more accurate means of identifying and quantifying harmful toxins in water samples.

Two-dimensional images of dissolved sulfide and metals in anoxic sediments by a novel diffusive gradients in thin film probe and optical scanning techniques

A novel diffusive gradients in thin film probe developed comprises diffusive gel layer of silver iodide (AgI) and a back-up Microchelex resin gel layer. 2D high-resolution images of sulfide and trace metals were determined respectively on the AgI gel by densitometric analysis and on the Microchelex resin layer with laser-ablation-inductively-coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS).We investigated the validity of the analytical procedures used for the determination of sulfide and trace metals. We found low relative standard deviations on replicate measurements, linear trace-metal calibration curves between the LA-ICP-MS signal and the true trace-metal concentration in the resin gel, and a good agreement of the sulfide results obtained with the AgI resin gel and with other analytical methods. The method was applied on anoxic sediment pore waters in an estuarine and marine system. Simultaneous remobilization of sulfide and trace metals was observed in the marine sediment.

The use of handheld near-infrared reflectance spectroscopy (NIRS) for the proximate analysis of poultry feed and to detect melamine adulteration of soya bean meal

The use of handheld near infrared (NIR) instrumentation, as a tool for rapid analysis, has the potential to be used widely in the animal feed sector. A comparison was made between handheld NIR and benchtop instruments in terms of proximate analysis of poultry feed using off-the-shelf calibration models and including statistical analysis. Additionally, melamine adulterated soya bean products were used to develop qualitative and quantitative calibration models from the NIRS spectral data with excellent calibration models and prediction statistics obtained. With regards to the quantitative approach, the coefficients of determination (R2) were found to be 0.94-0.99 with the corresponding values for the root mean square error of calibration and prediction were found to be 0.081-0.215 % and 0.095-0.288 % respectively. In addition, cross validation was used to further validate the models with the root mean square error of cross validation found to be 0.101-0.212 %. Furthermore, by adopting a qualitative approach with the spectral data and applying Principal Component Analysis, it was possible to discriminate between adulterated and pure samples.

The Vertical Distribution and Evolution of Slam Pressure on an Oscillating Wave Surge Converter

The accurate definition of the extreme wave loads which act on offshore structures represents a significant challenge for design engineers and even with decades of empirical data to base designs upon there are still failures attributed to wave loading. The environmental conditions which cause these loads are infrequent and highly non-linear which means that they are not well understood or simple to describe. If the structure is large enough to affect the incident wave significantly further non-linear effects can influence the loading. Moreover if the structure is floating and excited by the wave field then its responses, which are also likely to be highly non-linear, must be included in the analysis. This makes the description of the loading on such a structure difficult to determine and the design codes will often suggest employing various tools including small scale experiments, numerical and analytical methods, as well as empirical data if available.
Wave Energy Converters (WECs) are a new class of offshore structure which pose new design challenges, lacking the design codes and empirical data found in other industries. These machines are located in highly exposed and energetic sites, designed to be excited by the waves and will be expected to withstand extreme conditions over their 25 year design life. One such WEC is being developed by Aquamarine Power Ltd and is called Oyster. Oyster is a buoyant flap which is hinged close to the seabed, in water depths of 10 to 15m, piercing the water surface. The flap is driven back and forth by the action of the waves and this mechanical energy is then converted to electricity.
It has been identified in previous experiments that Oyster is not only subject to wave impacts but it occasionally slams into the water surface with high angular velocity. This slamming effect has been identified as an extreme load case and work is ongoing to describe it in terms of the pressure exerted on the outer skin and the transfer of this short duration impulsive load through various parts of the structure.
This paper describes a series of 40th scale experiments undertaken to investigate the pressure on the face of the flap during the slamming event. A vertical array of pressure sensors are used to measure the pressure exerted on the flap. Characteristics of the slam pressure such as the rise time, magnitude, spatial distribution and temporal evolution are revealed. Similarities are drawn between this slamming phenomenon and the classical water entry problems, such as ship hull slamming. With this similitude identified, common analytical tools are used to predict the slam pressure which is compared to that measured in the experiment.

Granular columns for stabilizing slopes

A series of small-scale tests was undertaken to verify if granular anchors could be used as a slope stabilisation technique. The nature of the material used and the resulting loading configuration are described here. The work confirms that the inclusion of anchors within a slope mass, irrespective of their number or orientation, significantly enhances the capacity and ductility of the failure mode. The small-scale nature of this research did influence the observed capacities, but the overarching hypothesis was confirmed. A simple analysis method is proposed that allows designers to accurately remediate natural or man-made slopes using existing analytical methods for slope stability.

Virgin Olive Oil: Losses of Antioxidant Polar Phenolic Compounds due to Storage, Packaging, and Culinary Uses

Virgin olive oil is a high quality natural product obtained only by physical means. In addition to triacylglycerols it contains nutritionally important polar and non-polar antioxidant phenols and other bioactive ingredients. The polar fraction is a complex mixture of phenolic acids, simple phenols, derivatives of the glycosides oleuropein and ligstroside, lignans, and flavonoids. These compounds contribute significantly to the stability, flavor, and biological value of virgin olive. In the various stages of production, during storage and in the culinary uses, polar phenols and other valuable bioactive ingredients may be damaged. Oxidation, photo-oxidation, enzymic hydrolysis and heating at frying temperatures have a serious adverse effect. Due to the biological importance of the oil and its unique character, analytical methods have been developed to evaluate antioxidant activity or analyse complex phenol mixtures. These are based on radical scavenging assays and chromatographic techniques. Hyphenated methods are also used including liquid chromatography-mass spectrometry and liquid chromatography-nuclear magnetic resonance spectroscopy.

Are there latitudinal gradients in species turnover?

Aim To examine the effect on the observed relationship betw een spatial turnover and latitude of both the measure of beta diversity used and the method of analysis.

Location The empirical analyses presented herein are for the New World.

Methods We take the spatial distributions of the owls of the New World as an exemplar data set to investigate the patterns of beta diversity across latitudes revealed by different analytical methods. To illustrate the strengths and weaknesses of alternative measures of beta diversity and different analytical approaches, we also use a simple random distribution model, focusing in particular on the influence of richness gradients and landmass geometry.

Results Our simple spatial model of turnover demonstrates that different combinations of analytical approach and measure of beta diversity can give rise to strikingly different relationships between turnover and latitude. The analyses of the bird data for the owls of the New World demonstrate that this observation extends to real data.

Conclusions For the particular assemblage considered, we present strong evidence that species richness declines at higher latitudes, and there is also some evidence that species turnover is greater nearer the equator, despite conceptual and practical difficulties involved in analysing spatial patterns of species turnover. We suggest some ways of overcoming these difficulties.

Infrared and Raman screening of seized novel psychoactive substances: A large scale study of >200 samples

The potential of IR absorption and Raman spectroscopy for rapid identification of novel psychoactive substances (NPS) has been tested using a set of 221 unsorted seized samples suspected of containing NPS. Both IR and Raman spectra showed large variation between the different sub-classifications of NPS and smaller, but still distinguishable, differences between closely related compounds within the same class. In initial tests, screening the samples using spectral searching against a limited reference library allowed only 41% of the samples to be fully identified. The limiting factor in the identification was the large number of active compounds in the seized samples for which no reference vibrational data were available in the libraries rather than poor spectral quality. Therefore, when 33 of these compounds were independently identified by NMR and mass spectrometry and their spectra used to extend the libraries, the percentage of samples identified by IR and Raman screening alone increased to 76%, with only 7% of samples having no identifiable constituents. This study, which is the largest of its type ever carried out, therefore demonstrates that this approach of detecting non-matching samples and then identifying them using standard analytical methods has considerable potential in NPS screening since it allows rapid identification of the constituents of the majority of street quality samples. Only one complete feedback cycle was carried out in this study but there is clearly the potential to carry out continuous identification/updating when this system is used in operational settings.

Matérias-primas da plataforma do Mondego para cerâmica

O presente trabalho divulga os resultados dos estudos levados a efeito nas matérias-primas argilosas que se integram tipologicamente na argila comum, ocorrentes na designada Plataforma do Mondego, Centro de Portugal, na região entre Miranda do Corvo, a SW, e Tábua, a NE. Para tal realizou-se a cartografia superficial dos sedimentos continentais do Cretácico e do Terciário, aí preservados, estabeleceram-se as colunas sedimentares, a nível regional e a nível local, nas áreas de maior potencial reconhecido e, caracterizaram-se as matérias-primas argilosas amostradas, em termos de composição, textura e aptidão cerâmica, objectivando a definição das zonas das jazidas com maior interesse industrial. A informação obtida e compilada, relativa ao caulino e ao feldspato é também apresentada, com vista a uma percepção da potencialidade destas matériasprimas cerâmicas ocorrentes na área. O estudo de caracterização dos materiais argilosos investigados teve como base 53 amostras obtidas em seis regiões da Plataforma do Mondego aqui definidas por motivo de organização do trabalho, segundo os critérios geográfico e geotectónico. As formações de Côja e de Campelo, do Terciário, constituem as unidades onde ocorrem litótipos produtivos, em termos de matéria-prima para a Cerâmica de Barro Vermelho ou Cerâmica de Construção. Relativamente às características texturais e composicionais, em síntese, apresentam-se os factos relevantes seguintes: A matéria-prima argilosa existente na área estudada materializa, granulometricamente, na maioria das amostras, silte, caindo os níveis amostrados com maior percentagem de argila, no domínio do silte argiloso. O défice em fracção argila implica limitações quanto à possibilidade de diversificação de produtos cerâmicos fabricados com estas matérias-primas tal-qual. Os diferentes métodos analíticos utilizados na caracterização mineralógica dos materiais amostrados confirmaram uma composição em termos dos minerais argilosos, consistindo de ilite/mica (em geral, o mais abundante), caulinite e esmectite, interestratificados e clorite. Os minerais não argilosos são quartzo (predominante), feldspato (sobretudo potássico) e hematite, com uma representação baixa. A mineralogia da fracção inferior a 2μm das amostras, não difere das amostras totais, salvo no teor mais elevado dos minerais argilosos e acentuada redução dos minerais não argilosos. Os resultados da análise química por fluorescência de raios X das amostras integrais correlacionam-se com as características mineralógicas observadas através das técnicas analíticas utilizadas. No respeitante às propriedades e comportamento cerâmico verifica-se: Os parâmetros relacionados com a plasticidade indicam que parte das pastas elaboradas com estes materiais argilosos têm uma trabalhabilidade aceitável, mas existem problemas de conformação e acentuada retracção num número significativo de amostras, devido à elevada plasticidade da maioria das amostras. A extrusão é satisfatória a óptima. A RMF e a retracção em seco assumem valores, respectivamente, moderados a baixos e moderados, embora seja necessário ter em conta o procedimento de extrusão dos provetes, sem dispositivo de vácuo. Todas as amostras foram sujeitas a cozedura a 900ºC, e um conjunto seleccionado foi cozido a 1000ºC e a 1100ºC. As fases mineralógicas ocorrentes após cozeduras a 900ºC e 1100ºC foram identificadas num conjunto de amostras, tendo-se evidenciado a coerência dessas fases, com a mineralogia das amostras em seco. Após cozedura a 900ºC, os valores de RMF das amostras satisfazem geralmente os valores mínimos, exigidos para o fabrico de tijolo, abobadilha e, com alguma frequência, de telha, como já se verificava com os valores daquela propriedade em seco. Os valores de retracção seco-cozido são em geral, modestos. A capacidade de absorção de água é maioritariamente elevada. A formação de vidro, sobretudo, condiciona o comportamento destas propriedades por cozedura dos provetes a 1000ºC e a 1100ºC. A coloração predominante em cru das matérias-primas argilosas amostradas é amarelo acastanhado a castanho avermelhado. Após cozedura a 900ºC, há um acentuado escurecimento e incremento no grau de vermelho. As cozeduras a 1000ºC e 1100ºC promovem escurecimento gradual, com ligeira influência na cor. O comportamento dos provetes após as cozeduras cerâmicas revelou-se homogéneo a cada uma das respectivas temperaturas, não se registando também defeitos significativos, nem eflorescências. A análise das amostras em termos composicionais e tecnológicos permitiu destacar as principais características e aspectos distintivos das matériasprimas, nas diferentes regiões definidas objectivando as diferentes potencialidades cerâmicas. Nesta abordagem comparativa foram consideradas só as amostras dos campos silte e silte arenoso, por serem aquelas com maior interesse para a Cerâmica de Construção. Nas colunas sedimentares das regiões de Tábua e Santa Quitéria constata-se a ocorrência de dois ritmos de sedimentação, que embora assumam características específicas em cada região, têm aspectos composicionais e tecnológicos em comum, traduzindo melhor aptidão cerâmica os ritmos inferiores. A conjugação da cartografia realizada com os estudos laboratoriais permite concluir que as regiões de Tábua e de Santa Quitéria serão as que têm maior potencial por explorar, em matéria-prima para Cerâmica de Construção, apesar da primeira já ser intensamente explorada. Na região de Tábua, as amostras têm como fases mineralógicas principais ilite e quartzo na mesma proporção média (35%) e caulinite (média=19%) que regista enriquecimento significativo na fracção argila (média=38%). As argilas desta região registam a cor em cru mais vermelha e pH mais ácido observados. O ritmo de sedimentação inferior, com esmectite e interestratificados e ligeiramente menos quartzoso, apresenta melhores propriedades cerâmicas. A composição mineralógica média das amostras da região de Santa Quitéria é próxima daquela da região de Tábua, mas menos caulinítica, em especial na sequência inferior, na qual o teor médio de caulinite na fracção argila (7%) é o mais baixo observado. Na região de Côja – Arganil, a actividade extractiva é significativa na bacia de Côja. Aqui, a exploração de novas áreas potenciais é condicionada pela cobertura conglomerática e por estruturas tectónicas e não tectónicas relacionadas com comportamento plástico. Na restante área desta região, os recursos argilosos são penalizados por material areno-conglomerático. As amostras desta região distinguem-se das restantes a nível textural pela maior fracção areia e mineralogicamente pela presença de clorite, teor reduzido de caulinite e elevado de feldspato. As potencialidades em barro vermelho na região de Sanguinheda não serão significativas, pois a Formação de Côja é predominantemente arcósica e a Formação de Campelo pouco espessa e conglomerática. As argilas com melhor aptidão cerâmica foram amostradas na região de Miranda do Corvo – Lousã. Na composição, estas amostras são as que contêm maior fracção de argila, maior teor de ilite e caulinite e menor de argilas expansivas. Registam os melhores valores nas características tecnológicas, nomeadamente a RMF e absorção de água. A consistência dos grupos amostrais e ritmos definidos em termos composicionais e tecnológicos é corroborada pelas técnicas de análise estatística multivariada aplicadas, que os identificam. As condições de amostragem na região de Tábua, permitiram a elaboração de uma coluna tipológica, na qual, a partir de uma caracterização expedita de amostras é possível identificar a sua afinidade com os ritmos argilosos definidos e, consequentemente, a sua situação na coluna sedimentar regional e aptidão cerâmica. A cartografia dos recursos argilosos potenciais, elaborada à escala 1:25.000, constitui um dos objectivos principais deste trabalho e nela constam unidades litológicas, nas quais são diferenciadas unidades argilosas tendo também em consideração a tipologia e guias mineralógicos resultantes da caracterização das amostras. As características composicionais destas unidades denotam diferente aptidão cerâmica e, portanto, permitem salientar as zonas com maior interesse económico.

Desenvolvimento de sensores de fibra óptica para monitorização de compostos orgânicos voláteis em ambientes industriais

O objectivo geral deste trabalho consistiu no desenvolvimento de novos sensores químicos de fibra óptica (OF) para análise de compostos orgânicos voláteis (VOCs) em ambientes industriais. A componente de detecção dos sensores desenvolvidos é constituída por uma pequena secção de fibra óptica revestida com um filme de polímero. A morfologia dos filmes poliméricos foi analisada e caracterizada por microscopia electrónica de varrimento (SEM), sendo a espessura dos filmes determinada por espectroscopia de retrodispersão de Rutherford (RBS, acrónimo do inglês Rutherford backscattering spectrometry). O desempenho analítico dos sensores de OF foi avaliado relativamente a diferentes parâmetros operacionais, tais como, concentração da solução de revestimento, técnica de deposição do filme polimérico, temperatura da célula de injecção, temperatura de cura do material polimérico, caudal do gás de arraste, comprimento de onda e frequência de funcionamento do laser, configurações estruturais da célula de injecção e do tubo analítico. Foram desenvolvidos dois sensores de OF a operar na região do infravermelho para determinação de diferentes classes de VOCs, nomeadamente hidrocarbonetos aromáticos, clorados e alifáticos, além de álcoois. Os sensores de OF desenvolvidos apresentaram adequadas características analíticas em termos de sensibilidade, linearidade, repetitibilidade e reprodutibilidade do sinal analítico, sendo o tempo de resposta de aproximadamente 30 segundos. Foi também desenvolvido um sensor de OF para especiação de benzeno, tolueno e o-xileno a operar na região do visível (635 - 650 nm), tendo sido aplicado à análise de amostras reais de ar de uma indústria de solventes. Relativamente à monitorização de VOCs em ambientes industriais, foi desenvolvido um sensor de OF para monitorização in situ e de forma remota (até uma distância máxima de 60 metros do local de amostragem) de benzeno, tolueno, etilbenzeno, p-xileno, m-xileno e o-xileno (BTEX), utilizando um díodo laser a 1550 nm. O desempenho analítico do sensor desenvolvido foi comparado, para a determinação de BTEX, com a cromatografia gasosa acoplada à detecção com ionização de chama (GC-FID). Foram ainda desenvolvidos dois detectores de fibra óptica acoplados a um cromatógrafo de gás para especiação de álcoois e hidrocarbonetos aromáticos. A metodologia desenvolvida baseada em cromatografia gasosa acoplada a um detector de fibra óptica (GC-OF) foi aplicada à análise de amostras reais de ar de uma indústria de solventes, comparando os respectivos resultados com os obtidos por GC-FID. Por fim foi efectuado um estudo visando a obtenção de um modelo geral para a resposta analítica dos sensores de fibra óptica desenvolvidos.

Psychiatric pharmaceuticals in the environment

Psychiatric pharmaceuticals, such as anxiolytics, sedatives, hypnotics, and antidepressants, are among the most prescribed active substances throughout the world. The occurrence of these widely used compounds in environmental matrices (wastewaters, surface, ground and drinking waters, soils, sediments, bio-solids and tissue), as well as the first studies indicating their high persistence and toxicity to non-target organisms, justify the growing concern about these emerging environmental pollutants. Despite this increasing interest, there is a considerable lack of knowledge about the environmental fate of a large number of psychiatric pharmaceuticals and further research about this topic is needed. This paper aims to review the literature data related to the occurrence, persistence, environmental fate and toxicity for non-target organisms of this group of pharmaceuticals. The analytical methods developed for the determination of psychiatric medicines in environmental matrices are also highlighted.

Metabonomic studies to assess beer quality and stability

The work reported in this thesis aimed at applying the methodology known as metabonomics to the detailed study of a particular type of beer and its quality control, with basis on the use of multivariate analysis (MVA) to extract meaningful information from given analytical data sets. In Chapter 1, a detailed description of beer is given considering the brewing process, main characteristics and typical composition of beer, beer stability and the commonly used analytical techniques for beer analysis. The fundamentals of the analytical methods employed here, namely nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, gas-chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and mid-infrared (MIR) spectroscopy, together with the description of the metabonomics methodology are described shortly in Chapter 2. In Chapter 3, the application of high resolution NMR to characterize the chemical composition of a lager beer is described. The 1H NMR spectrum obtained by direct analysis of beer show a high degree of complexity, confirming the great potential of NMR spectroscopy for the detection of a wide variety of families of compounds, in a single run. Spectral assignment was carried out by 2D NMR, resulting in the identification of about 40 compounds, including alcohols, amino acids, organic acids, nucleosides and sugars. In a second part of Chapter 3, the compositional variability of beer was assessed. For that purpose, metabonomics was applied to 1H NMR data (NMR/MVA) to evaluate beer variability between beers from the same brand (lager), produced nationally but differing in brewing site and date of production. Differences between brewing sites and/or dates were observed, reflecting compositional differences related to particular processing steps, including mashing, fermentation and maturation. Chapter 4 describes the quantification of organic acids in beer by NMR, using different quantitative methods: direct integration of NMR signals (vs. internal reference or vs. an external electronic reference, ERETIC method) and by quantitative statistical methods (using the partial least squares (PLS) regression) were developed and compared. PLS1 regression models were built using different quantitative methods as reference: capillary electrophoresis with direct and indirect detection and enzymatic essays. It was found that NMR integration results generally agree with those obtained by the best performance PLS models, although some overestimation for malic and pyruvic acids and an apparent underestimation for citric acid were observed. Finally, Chapter 5 describes metabonomic studies performed to better understand the forced aging (18 days, at 45 ºC) beer process. The aging process of lager beer was followed by i) NMR, ii) GC-MS, and iii) MIR spectroscopy. MVA methods of each analytical data set revealed clear separation between different aging days for both NMR and GC-MS data, enabling the identification of compounds closely related with the aging process: 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), organic acids, γ-amino butyric acid (GABA), proline and the ratio linear/branched dextrins (NMR domain) and 5-HMF, furfural, diethyl succinate and phenylacetaldehyde (known aging markers) and, for the first time, 2,3-dihydro-3,5-dihydroxy-6-methyl-4(H)-pyran-4-one xii (DDMP) and maltoxazine (by GC-MS domain). For MIR/MVA, no aging trend could be measured, the results reflecting the need of further experimental optimizations. Data correlation between NMR and GC-MS data was performed by outer product analysis (OPA) and statistical heterospectroscopy (SHY) methodologies, enabling the identification of further compounds (11 compounds, 5 of each are still unassigned) highly related with the aging process. Data correlation between sensory characteristics and NMR and GC-MS was also assessed through PLS1 regression models using the sensory response as reference. The results obtained showed good relationships between analytical data response and sensory response, particularly for the aromatic region of the NMR spectra and for GC-MS data (r > 0.89). However, the prediction power of all built PLS1 regression models was relatively low, possibly reflecting the low number of samples/tasters employed, an aspect to improve in future studies.

Road traffic information platform for energy and emissions savings

Apesar das recentes inovações tecnológicas, o setor dos transportes continua a exercer impactes significativos sobre a economia e o ambiente. Com efeito, o sucesso na redução das emissões neste setor tem sido inferior ao desejável. Isto deve-se a diferentes fatores como a dispersão urbana e a existência de diversos obstáculos à penetração no mercado de tecnologias mais limpas. Consequentemente, a estratégia “Europa 2020” evidencia a necessidade de melhorar a eficiência no uso das atuais infraestruturas rodoviárias. Neste contexto, surge como principal objetivo deste trabalho, a melhoria da compreensão de como uma escolha de rota adequada pode contribuir para a redução de emissões sob diferentes circunstâncias espaciais e temporais. Simultaneamente, pretende-se avaliar diferentes estratégias de gestão de tráfego, nomeadamente o seu potencial ao nível do desempenho e da eficiência energética e ambiental. A integração de métodos empíricos e analíticos para avaliação do impacto de diferentes estratégias de otimização de tráfego nas emissões de CO2 e de poluentes locais constitui uma das principais contribuições deste trabalho. Esta tese divide-se em duas componentes principais. A primeira, predominantemente empírica, baseou-se na utilização de veículos equipados com um dispositivo GPS data logger para recolha de dados de dinâmica de circulação necessários ao cálculo de emissões. Foram percorridos aproximadamente 13200 km em várias rotas com escalas e características distintas: área urbana (Aveiro), área metropolitana (Hampton Roads, VA) e um corredor interurbano (Porto-Aveiro). A segunda parte, predominantemente analítica, baseou-se na aplicação de uma plataforma integrada de simulação de tráfego e emissões. Com base nesta plataforma, foram desenvolvidas funções de desempenho associadas a vários segmentos das redes estudadas, que por sua vez foram aplicadas em modelos de alocação de tráfego. Os resultados de ambas as perspetivas demonstraram que o consumo de combustível e emissões podem ser significativamente minimizados através de escolhas apropriadas de rota e sistemas avançados de gestão de tráfego. Empiricamente demonstrou-se que a seleção de uma rota adequada pode contribuir para uma redução significativa de emissões. Foram identificadas reduções potenciais de emissões de CO2 até 25% e de poluentes locais até 60%. Através da aplicação de modelos de tráfego demonstrou-se que é possível reduzir significativamente os custos ambientais relacionados com o tráfego (até 30%), através da alteração da distribuição dos fluxos ao longo de um corredor com quatro rotas alternativas. Contudo, apesar dos resultados positivos relativamente ao potencial para a redução de emissões com base em seleções de rotas adequadas, foram identificadas algumas situações de compromisso e/ou condicionantes que devem ser consideradas em futuros sistemas de eco navegação. Entre essas condicionantes importa salientar que: i) a minimização de diferentes poluentes pode implicar diferentes estratégias de navegação, ii) a minimização da emissão de poluentes, frequentemente envolve a escolha de rotas urbanas (em áreas densamente povoadas), iii) para níveis mais elevados de penetração de dispositivos de eco-navegação, os impactos ambientais em todo o sistema podem ser maiores do que se os condutores fossem orientados por dispositivos tradicionais focados na minimização do tempo de viagem. Com este trabalho demonstrou-se que as estratégias de gestão de tráfego com o intuito da minimização das emissões de CO2 são compatíveis com a minimização do tempo de viagem. Por outro lado, a minimização de poluentes locais pode levar a um aumento considerável do tempo de viagem. No entanto, dada a tendência de redução nos fatores de emissão dos poluentes locais, é expectável que estes objetivos contraditórios tendam a ser minimizados a médio prazo. Afigura-se um elevado potencial de aplicação da metodologia desenvolvida, seja através da utilização de dispositivos móveis, sistemas de comunicação entre infraestruturas e veículos e outros sistemas avançados de gestão de tráfego.