Possibilidade e rentabilidade da utilização do gás de xisto em Portugal

Mestrado em Engenharia Mecânica- Energia

Desenvolvimento de Métodos de Extração de Resíduos de Antimicrobianos e Quantificação em Amostras Alimentares

O leite é um alimento complexo, pela sua composição rico em água, proteínas, lípidos, vitaminas e minerais. Devido ao seu alto valor nutricional é fundamental para a amamentação de crianças e animais em crescimento, pois fornece componentes fundamentais para o desenvolvimento e manutenção da saúde. Os antimicrobianos são amplamente utilizados como uma medida terapêutica no tratamento de infeções bacterianas, profilaxia e como promotores de crescimento (aditivos). A presença de resíduos de antimicrobianos no leite pode representar riscos para a saúde humana, como reações alérgicas em indivíduos hipersensíveis e resistências. Os objetivos deste estudo são o desenvolvimento de novos métodos de limpeza e de pré-concentração para amostras de leite, por meio de extração em fase sólida (SPE), com a finalidade de realizar uma melhor identificação e quantificação de antimicrobiana por Cromatografia Líquida de Alta Performance (HPLC). Todos os métodos desenvolvidos são de fácil execução, com taxas de recuperação dos agentes antimicrobianos viáveis, com uma percentagem de recuperação a partir de 85%. O método cromatográfico utilizado para a deteção e quantificação (HPLC-DAD) têm os limites de deteção (LD) entre 2.43ng / mL e 1.62ng / mL e os limites de quantificação (LQ) entre 7,36 ng / mL e 4.92 ng / mL, o que significa este método vai de encontro às diretrizes estipuladas pela União Europeia para os agentes antimicrobianos estudados. A combinação dos métodos propostos de limpeza e pré-concentração por SPE e multirresíduo por HPLC-DAD permite, por conseguinte, a deteção e quantificação de resíduos de antibióticos no leite, tornando esta uma alternativa importante e útil no processo de controlo de qualidade para a indústria de alimentos e outras área.

Desenvolvimento do Filme Plástico Paper Like

A indústria de transformação de material plástico contribui de forma relevante para o desenvolvimento da economia mundial. Com o objetivo de desenvolvimento dessa indústria, a empresa Pentaplast S. A., situada em Água Longa, Santo Tirso, desenvolve a conceção de novos produtos para novas aplicações. Esta empresa para continuar na posição de destaque que possui, tem que conduzir a sua existência na melhoria contínua e atualização fase ao mercado. Na indústria termoformadora existe uma procura constante de novos materiais, visto ser um mercado muito competitivo. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um filme plástico com o aspeto de papel para a indústria termoformadora, criando desta forma um impacto no consumidor para a preocupação ambiental. De forma a encontrar soluções para o problema mencionado, conduziu-se ao estudo e desenvolvimento de um novo produto – Paper Like, sendo este, um produto reciclável e adotado às necessidades da termoformação. Para isso, desenvolveu-se o projeto utilizando o processo de termolaminação, com a adição de um aditivo na camada externa, permitindo incorporar ao filme plástico, o aspeto e textura de papel. Foram testados, separadamente, dois aditivos, X e Y, base PET e PE, respetivamente, com diferentes percentagens de incorporação. O aditivo X foi desenvolvido especialmente para este projeto, tendo como base politereftalato de etileno, no entanto com a sua incorporação não se obteve os resultados esperados, somente dava um aspeto mate ao filme extrudidos. O aditivo Y, já existe no mercado mas nunca utilizado em extrusão plana, tem como base polietileno e a sua incorporação permitiu obter um filme com aspeto de papel, comprovando-se a sua compatibilidade com pigmentos, os quais dão diversas cores aos filmes, permitindo assim competir com os filmes tradicionais. Infelizmente a termolaminação do filme com o aditivo Y não foi possível, o que inviabiliza a selagem da embalagem.

Implementação de um processo industrial de coloração de granito

O presente estágio foi desenvolvido na Britafiel. Um dos projectos em que a Empresa se encontra envolvida é o STOCO, pretendendo implementar à escala industrial um processo de coloração de pedra granítica natural para fins decorativos. Foi neste projecto que se enquadrou o estágio. O tema do estágio centra-se no processo de coloração de granito tendo como principal foco a implementação de um processo industrial de produção de granito colorido. O projecto STOCO nasce da necessidade de complementar a actividade da empresa com produtos de maior valor acrescentado para valorização da matéria-prima de base, o granito. STOCO, resultante de Stone Color, é o nome dado ao projecto e ao novo produto que é granito colorido, sob a forma de brita. Pretende-se obter um produto amigo do ambiente e com boas características: manter a textura natural da pedra granítica e assegurar uma boa resistência a factores agressivos. Estudos prévios de qualidade e de toxicidade mostraram que o produto STOCO desenvolvido até então apresenta um bom comportamento face a agressões climatéricas e que não compromete a vida das espécies usadas nos testes (peixes). Em relação aos lixiviados e resíduos da pedra colorida STOCO, estes não apresentaram qualquer problema ambiental, sendo considerado um produto amigo do ambiente. À data de início do presente trabalho estava em funcionamento um equipamento protótipo de produção de granito colorido (100 kg/partida), sendo a instalação e o arranque da unidade industrial (3 ton/h) concretizados no início de 2014, já no decorrer deste trabalho. Os objectivos cumpridos no âmbito deste trabalho foram então a implementação de uma linha industrial de produção de brita colorida, avaliação técnica do processo e do custo industrial de produção associado às matérias-primas. Neste relatório é descrito o processo inicial adoptado e apresentam-se as alterações efectuadas para melhoria do processo produtivo. Resolveram-se problemas como: definição e instalação de equipamentos complementares para a entrada e a saída da brita no equipamento industrial; pó excessivo na brita; cheiro intenso a gás e elevado ruído; adequação do sistema de pintura; e secagem incompleta da brita. Alguns destes problemas não foram totalmente resolvidos, mas sim minimizados. O equipamento industrial necessita ainda de alterações em diversas áreas, que foram identificadas e para as quais são feitas sugestões de melhoria. Conseguiu-se ainda fazer alguns testes para uma possível substituição de alguns constituintes da tinta. Os componentes que entram na composição base da tinta aquosa, são de modo simplificado: ligante, pigmento, solvente e aditivos. Os constituintes que mais encarecem a tinta, e consequentemente o processo em causa, são o ligante e o pigmento. Os estudos efectuados precisam de ser aprofundados, na tentativa de melhorar o processo minimizando os custos de produção. Formalizaram-se os procedimentos escritos de produção STOCO tanto para o protótipo como para o processo industrial e elaborou-se uma ficha técnica de produto para a brita colorida STOCO.

Desenvolvimento de métodos de extração de resíduos de antimicrobianos e quantificação em amostras alimentares

O leite é um alimento complexo, pela sua composição rico em água, proteínas, lípidos, vitaminas e minerais. Devido ao seu alto valor nutricional é fundamental para a amamentação de crianças e animais em crescimento, pois fornece componentes fundamentais para o desenvolvimento e manutenção da saúde. Os antimicrobianos são amplamente utilizados como uma medida terapêutica no tratamento de infeções bacterianas, profilaxia e como promotores de crescimento (aditivos). A presença de resíduos de antimicrobianos no leite pode representar riscos para a saúde humana, como reações alérgicas em indivíduos hipersensíveis e resistências. Os objetivos deste estudo são o desenvolvimento de novos métodos de limpeza e de pré- concentração para amostras de leite, por meio de extração em fase sólida (SPE), com a finalidade de realizar uma melhor identificação e quantificação de antimicrobiana por Cromatografia Líquida de Alta Performance (HPLC). Todos os métodos desenvolvidos são de fácil execução, com taxas de recuperação dos agentes antimicrobianos viáveis, com uma percentagem de recuperação a partir de 85%. O método cromatográfico utilizado para a deteção e quantificação (HPLC-DAD) têm os limites de deteção (LD) entre 2.43ng / mL e 1.62ng / mL e os limites de quantificação (LQ) entre 7,36 ng / mL e 4.92 ng / mL, o que significa este método vai de encontro às diretrizes estipuladas pela União Europeia para os agentes antimicrobianos estudados. A combinação dos métodos propostos de limpeza e pré-concentração por SPE e multirresíduo por HPLC-DAD permite, por conseguinte, a deteção e quantificação de resíduos de antibióticos no leite, tornando esta uma alternativa importante e útil no processo de controlo de qualidade para a indústria de alimentos e outras área.

Sulfadiazine-selective determination in aquaculture environment: Selective potentiometric transduction by neutral or charged ionophores

Solid-contact sensors for the selective screening of sulfadiazine (SDZ) in aquaculture waters are reported. Sensor surfaces were made from PVC membranes doped with tetraphenylporphyrin-manganese(III) chloride, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, or γ-cyclodextrin ionophores that were dispersed in plasticizer. Some membranes also presented a positive or a negatively charged additive. Phorphyrin-based sensors relied on a charged carrier mechanism. They exhibited a near-Nernstian response with slopes of 52 mV decade−1 and detection limits of 3.91 × 10−5 mol L−1. The addition of cationic lipophilic compounds to the membrane originated Nernstian behaviours, with slopes ranging 59.7–62.0 mV decade−1 and wider linear ranges. Cyclodextrin-based sensors acted as neutral carriers. In general, sensors with positively charged additives showed an improved potentiometric performance when compared to those without additive. Some SDZ selective membranes displayed higher slopes and extended linear concentration ranges with an increasing amount of additive (always <100% ionophore). The sensors were independent from the pH of test solutions within 2–7. The sensors displayed fast response, always <15 s. In general, a good discriminating ability was found in real sample environment. The sensors were successfully applied to the fast screening of SDZ in real waters samples from aquaculture fish farms. The method offered the advantages of simplicity, accuracy, and automation feasibility. The sensing membrane may contribute to the development of small devices allowing in locus measurements of sulfadiazine or parent-drugs.

Study of membrane emulsification process as a pre-step for the microencapsulation of lipid compounds by spray drying

Dissertation presented to Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa for obtaining the master degree in Membrane Engineering

Preparation and characterization of microfiltration flat polymeric membranes for biomedical applications

Dissertation presented to Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade Nova de Lisboa for obtaining the master degree in Membrane Engineering

Human ceruloplasmin and neurotransmitters: complex stabilization and crystallization

Dissertation to obtain a Master Degree in Molecular Genetics and Biomedicine at Faculty of Sciences and Technology,Universidade Nova de Lisboa

Novel antibiotic-loaded orthopaedic bone cements: insights on drug release profiles and biocompatibility

Acrylic bone cement (BC) is widely used as an anchor of artificial joints. Bacterial infection due to biofilm formation and inflammation are common and difficult to treat problems associated with commercial available BC formulations. Research on novel BC compositions is urgently needed. The main objective of this thesis was to develop a new biocompatible antibiotic-loaded BC with improved release profile. To achieve that aim several additives were incorporated, as an antibiotic (levofloxacin) to combat bacterial growth, an anti-inflammatory drug (diclofenac) to decrease the inflammatory process and two well-known and broadly used biopolymers, alginate and chitosan in order to increase matrix porosity, and in this way to intensify the amount of released drug. Novel BC formulations were tested in order to find the most suitable one that had potential to proceed to clinical application. Numerous tests were conducted as: a) evaluation of drug release profiles in different biomimetic media, b) mechanical and surface studies, c) microbiological activity testing against Staphylococcus aureus and d) in vitro biocompatibility assays (fibroblasts and osteoblasts). In general, the addition of biopolymers increased drug release, didn’t compromised BC mechanical properties and increased BC hydrophilicity. Microbiological testing revealed that Lev[BC]Chi was the only matrix that reduced significantly biofilm formation. On the contrary, alginate and diclofenac loading into BC seemed to increase biofilm growth. Biocompatibility studies showed some decrease in cell viability, in particularly on osteoblasts, mainly due to the high amounts of released drugs. In conclusion, the present work has shown that the matrix with more potential to proceed in further investigations was Lev[BC]Chi. Other conditions (namely additives and drugs concentrations) should be evaluated with the other tested BC matrices before being discharged.

Avaliação da exposição a aditivos alimentares em crianças dos 0 aos 3 anos: estudo exploratório

RESUMO - O aumento dos produtos processados na alimentação diária, em especial das crianças, tem repercussões no consumo aumentado de aditivos, cujas consequências são ainda ambíguas. Associado ao aumento do consumo deste tipo de alimentos encontra-se a prevalência de excesso de peso e obesidade infantil. O presente estudo exploratório pretendeu avaliar a exposição a aditivos alimentares em crianças dos 0 aos 3 anos, com base nos Limites Máximos de Utilização e nas Doses Diárias Admissíveis, e estudar a sua associação com variáveis como a idade, sexo, percentil de Índice de Massa Corporal e nível de escolaridade dos Pais. Pretendeu-se também identificar as categorias de alimentos consumidas que mais contribuíram para a exposição aos aditivos alimentares em estudo. Com base numa amostra de dados reportados em diários alimentares, foram selecionados 12 aditivos. Observaram-se ingestões estimadas superiores às DDA, para o dióxido de enxofre (E220), o ácido fumárico (E297) e o nitrito de sódio (E250). As categorias de alimentos “Açúcar, confeitaria e sobremesas açucaradas”, “Leite e produtos lácteos”, “Cereais e derivados” e “Pratos compostos”, foram as que mais contribuíram para a exposição dos aditivos selecionados. O presente trabalho permitiu inferir o perfil de exposição a aditivos alimentares em crianças, lançar resultados preliminares para justificar a necessidade de estudos mais pormenorizados, e a criação do sistema de monitorização nacional da ingestão de aditivos. Estudos sobre consumos de aditivos alimentares podem servir de base para elaboração de estratégias de saúde pública, com a finalidade de reduzir o consumo destas substâncias e promover hábitos alimentares mais saudáveis.

Sol-gel entrapped biosystems: enzyme(s) and whole cells

In this work two different procedures to utilize the sol-gel technology were applied to immobilize/encapsulate enzymes and living cells. CO2 has reached levels in the atmosphere that make it a pollutant. New methods to utilize this gas to obtain products of added value can be very important, both from an environmentally point of view and from an economic standpoint. The first goal of this work was to study the first reaction of a sequential, three-step, enzymatic process that carries out the conversion of CO2 to methanol. Of the three oxidoreductases involved, our focus was on formate dehydrogenase (FateDH) that converts CO2 to formate. This reaction requires the presence of the cofactor β-nicotinamide adenine dinucleotide in reduced form (NADH). The cofactor is expensive and unstable. Our experiments were directed towards generating NADH from its oxidized form (NAD+), using glutamate dehydrogenase (GDH). The formation of NADH from NAD+ in aqueous medium was studied with both free and sol-gel entrapped GDH. This reaction was then followed by the conversion of CO2 to formate, catalysed by free or sol-gel entrapped FateDH. The quantification of NADH/NAD+ was made using UV/Vis spectroscopy. Our results showed that it was possible to couple the GDH-catalyzed generation of the cofactor NADH with the FateDH-catalyzed conversion of CO2, as confirmed by the detection of formate in the medium, using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The immobilization of living cells can be advantageous from the standpoint of ease of recovery, reutilization and physical separation from the medium. Also dead cells may not always exhibit enzymatic activities found with living cells. In this work cell encapsulation was performed using Escherichia coli bacteria. To reduce toxicity for living organisms, the sol-gel method was different than for enzymes, and involved the use of aqueous-based precursors. Initial encapsulation experiments and viability tests were carried out with E. coli K12. Our results showed that sol-gel entrapment of the cells was achieved, and that cell viability could be increased with additives, namely betaine that led to greater viability improvement and was selected for further studies. For an approach to “in-cell” Nuclear Magnetic Resonance (NMR) experiments, the expression of the protein ctCBM11 was performed in E. coli BL21. It was possible to obtain an NMR signal from the entrapped cells, a considerable proportion of which remained alive after the NMR experiments. However, it was not possible to obtain a distinctive NMR signal from the target protein to distinguish it from the other proteins in the cell.

Development of paper transistor with memory effect

This work will discuss the use of different paper membranes as both the substrate and dielectric for field-effect memory transistors. Three different nanofibrillated cellulose membranes (NFC) were used as the dielectric layer of the memory transistors (NFC), one with no additives, one with an added polymer PAE and one with added HCl. Gallium indium zinc oxide (GIZO) was used as the device’s semiconductor and gallium aluminium zinc oxide (GAZO) was used as the gate electrode. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to access the water content of the paper membranes before and after vacuum. It was found that the devices recovered their water too quickly for a difference to be noticeable in FTIR. The transistor’s electrical performance tests yielded a maximum ION/IOFF ratio of around 3,52x105 and a maximum subthreshold swing of 0,804 V/decade. The retention time of the dielectric charge that grants the transistor its memory capabilities was accessed by the measurement of the drain current periodically during 144 days. During this period the mean drain current did not lower, leaving the retention time of the device indeterminate. These results were compared with similar devices revealing these devices to be at the top tier of the state-of-the-art.

The perfect paint in modern art conservation: a comparative study of 21st century vinyl emulsions

Contemporary painting places, and will continue to place, several questions about its meaning, its chemical nature, its durability and the best way to preserve it. This research aims at putting together comprehensive data on vinyl based paints, including their components, their properties, their aging behavior and their response to selected cleaning products. In this project degradation mechanisms of vinyl binders and formulations used in the 20th and 21st century were studied. Stability over time of selected vinyl polymers was assessed through natural indoor and artificially aging. The objective was to enhance knowledge and understanding of vinyl emulsion formulations and their performance over time. Overall conservation state of pictorial layers namely, adhesion, cohesion and discoloration of selected case studies from the Portuguese artist Julião Sarmento (b.1948) was correlated with the observed molecular level changes studied in laboratory experiments. Sarmento’s paintings were chosen due to conservation concerns (discoloration) on some of his works from the 90’s. Besides, research was carried out to start increasing the knowledge of what can be expected of PVAc based paints in terms of response to conservation treatments namely, surface cleaning. Artificial aging showed that the most recent formulations which are based on a poly(vinyl acetate), poly(vinyl chloride) and polyethylene terpolymer are less stable when compared to some homopolymer formulations. From the four pigments studied, titanium dioxide rutile and a carbon based black proved to be stabilizers for both types of polymer. The mixture lithopone plus calcium carbonate has showed to have a photocatalytic effect on the binders. The studied paintings showed to be in an overall good state of conservation except for the paintings created in the 90’s with white glue and a mixture of white lithoponeand calcium carbonate. Discoloration of this white paint seems to be irreversible and ongoing and is still a major concern. The disapearance of the plasticizer was the only change detected. The current works created by Sarmento are expected to be more stable as they were painted using the rutile titanium dioxide. Immersion/cleaning tests showed that vinyl based paints can be susceptible to water and organic solvents like ethanol as some evidences point to the removal/diffusion of additives from the paint. The observations made point to the need to further proceed in this research field.

Curare - Botany, Chemistry, and Pharmacology

Some aspects of curare research carried out over the last 25 years are discussed. Accepting a pharmacological rather than purely ethnological definition means, that curares are not limited to South America but that they are also known from Central Africa and South-EastAsia. Among the criteria that have been suggested for classifying South American curares: type of container, geographical origin, botanical sourcesof the active, constituent!, and chemical composition. A combination of botanical and geographical criteria leads to much the same regional ;groupings a combination of criteria involving the type of container and the chemical composition. The active principles in curares may derive from members of thr Loganiaceae (Strychnos) and/or Menispermaceae mainly Chondrodendron and Curarea, but also Abuta,Anomospermum, Cissampelos, Sciadotenia, and Telitoxicum). Certain of the Strychnos dimeric indole alkaloids can undergo a variety of cleavages, oxidations, and isomerizations; hence., some of the compounds obtained by normal isolation procedures one almost certainly artefacts. The different genera of, Menispermaceae a wide range of bisbenzyl and other types of isoquinoline alkaloids. Many of the plant additives also contain a variety of isoquinoline bases, and this has to be taken into account in assessing the contribution these ingredients may make to the ovzJuxll activity of, curare. Loganiaceae-bated curares with toxiferinzas major alkaloid tend to be the most toxic. In the case of Menispermaceae-based products, there-is evidence that the process by which they are made may lead to a considerable increase in the toxicity of the finished poisons as compared with the original plant materials. The mechanism of action of the alkaloids it, outlined, and the role of curare alkaloids in the development of, present-day muscle-relaxant drugs used in surgery is indicated. Attention lb drawn to reported medicinal uses of some of the alkaloid-bearing plants incorporated into curares, suggesting that further evaluation of these plants may be of interest.