Abordagem integrada na análise química de amostras ambientais

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Química

Ensino da Física e da Química e as concepções alternativas dos alunos do ensino secundário sobre o conceito de energia: relatório de estágio

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Ensino de Física e de Química

Optimização energética de sistemas multi-componente da zona fria do Steam Cracker

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Transístores de efeito de campo de silício cristalino obtidos pelo método de pré-deposição de dopante a baixa temperatura

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Argamassas de cal aérea e terra caulinítica. Caracterização física e química

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil Construção

Ensino da Física e da Química e as conceções alternativas dos alunos na interpretação de gráficos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Ensino da Física e da Química

Argamassas de terra para rebocos interiores. Ensaios de caracterização e influência da formulação

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Caracterização de combustíveis derivados de resíduos obtidos a partir de resíduos industriais não perigosos

Numa década em que Portugal tem vindo a efectuar uma aposta clara nas energias renováveis, com vista a adquirir uma maior independência energética, os Combustíveis Derivados de Resíduos (CDR)surgem como uma via a explorar. A sua utilização terá de ser avaliada sob duas perspectivas, a obtenção de um combustível alternativo e, simultaneamente, a evolução na pirâmide da hierarquia da gestão integrada dos resíduos, minimizando a sua deposição em aterro. Como objectivos gerais desta dissertação destacam-se a caracterização físico-química de Combustível Derivado de Resíduos produzido a partir de resíduos industriais não perigosos e o estudo da influência da alteração da linha de produção na qualidade do produto final. Assim, o estudo aqui apresentado permite acrescentar algum conhecimento sobre a composição e características da fracção de maior poder calorífico presente nos resíduos industriais não perigosos. Para alcançar este objectivo realizaram-se duas campanhas de recolha de amostras e respectiva caracterização do poder calorífico inferior (PCI), da humidade, do cloro e de metais pesados, de acordo com normas internacionais. As campanhas foram separadas por aproximadamente um ano ao qual corresponderam linhas produtivas distintas. Em paralelo caracterizou-se o teor em biomassa e em carbono biogénico no CDR e nos Finos de modo a permitir, a futuros utilizadores, encararem estes combustíveis como contendo fracções de fontes de carbono de origem não fóssil e deste modo não serem tributáveis no âmbito do Comércio Europeu de Licenças de Emissão. Dos resultados mais relevantes realça-se que em média o CDR em estudo possui um teor em biomassa de 60 %, um PCI de 4000 cal/g, um teor em cloro de 1 % m/m (matéria seca), uma humidade de 6 % e uma concentração média em mercúrio inferior a 0,005 mg/MJ. Com os valores obtidos, o CDR enquadra-se na classe 3, para os parâmetros PCI e cloro, e na classe 1 para o mercúrio, segundo a classificação contemplada na NP 4486:2008. Os resultados permitem assim concluir sobre a adequabilidade do produto para valorização energética. O tratamento estatístico revelou que a quantidade de amostras analisadas foram genericamente suficientes para a caracterização da fracção de biomassa, do PCI e do cloro e insuficientes na determinação do teor em metais. No que respeita ao impacto da alteração da linha de produção nas características dos produtos verifica-se que no CDR não se evidenciou uma relação directa. Relativamente à qualidade dos Finos denota-se uma variação no teor em biomassa derivada do facto da distribuição granulométrica ser diferente e consecutivamente a composição não ser idêntica.

Contributo para o estudo de tratamento de gorduras em ETAR urbanas

A quantidade de gorduras presente nas águas residuais urbanas tem vindo a aumentar significativamente nos últimos anos devido ao crescimento urbano e ao desenvolvimento industrial, podendo representar cerca de 30 a 40% da carência química de oxigénio total afluente às estações de tratamento de águas residuais (ETAR). A remoção das gorduras a montante do tratamento biológico é fundamental para o seu bom funcionamento uma vez que a sua presença é responsável por potenciar vários problemas, incluindo a diminuição da transferência de oxigénio com a consequente redução da eficiência do tratamento. No entanto, as eficiências de remoção dos desengorduradores são reduzidas, normalmente inferiores a 20%, o que faz com que esta etapa deva ser otimizada. Apesar da deposição em aterro de resíduos sólidos urbanos das gorduras geradas na ETAR constituir uma prática comum, não constitui uma solução ambiental a preconizar, sendo expectável a sua interdição a prazo devendo, consequentemente, procurar-se outras soluções para a sua eliminação. Sendo as gorduras constituídas principalmente por água e matéria orgânica, os tratamentos mais comummente utilizados baseiam-se essencialmente nestas suas características, tendo vindo a ser desenvolvidos vários processos de tratamento biológico de gorduras, quer por via aeróbia, quer por via anaeróbia. Estes processos, que se localizam preferencialmente nas próprias ETAR, permitem tratar as gorduras com o objetivo de introduzir os subprodutos gerados (efluente tratado e lamas) novamente na linha de tratamento. A realização de um inquérito a várias ETAR em Portugal, permitiu constatar que acima de 2000 h.e. a maioria das instalações inclui uma operação de remoção de gorduras através de órgãos equipados com pontes raspadoras, que a deposição em aterro continua a ser o destino final mais utilizado e que a co-digestão em ETAR que incluam a estabilização biológica de lamas na linha de tratamento, é uma solução comummente adotada.

Produção sustentável de peletes através da incorporação de resíduos industriais, florestais, agroindustriais e urbanos

A biomassa residual representa uma fonte energética extremamente abundante e acessível. Para que a sua valorização energética seja eficiente é necessário utilizar biocombustíveis de qualidade e portanto, avaliar as suas características físicas e químicas é essencial. O presente trabalho envolveu diversas etapas: caracterização de resíduos de biomassa, caracterização de peletes e ensaios de combustão, avaliação do efeito do processo de torrefacção em peletes e extracção de produtos de valor acrescentado a partir de biomassa florestal residual. Foi realizada a caracterização físico-química de vários resíduos de biomassa de diferentes origens. Este processo incluiu a análise aproximada, análise elementar, análise termogravimétrica, determinação da composição mineral das cinzas e determinação do poder calorífico superior. Os tipos de resíduo de biomassa utilizados incluíram resíduos industriais, florestais, agroindustriais, hortofrutícolas e urbanos linho-celulósicos. De acordo com as análises realizadas, existe uma grande variabilidade de características físico-químicas entre as amostras estudadas, existindo intervalos significativos para todos os parâmetros de análise aproximada e elementar estudados. No entanto, todos os resíduos estudados apresentaram potencialidade nas suas propriedades combustíveis. Realizou-se também a incorporação de alguns dos resíduos caracterizados em peletes. Os peletes produzidos apresentaram propriedades combustíveis típicas, exceptuando no teor de cinzas e apresentaram propriedades mecânicas promissoras, embora ligeiramente abaixo dos valores normativos. Os ensaios de combustão realizados com 3 formulações de peletes revelaram boas características de ignição, mas emissões significativas de CO. Os peletes foram ainda testados relativamente à sua composição aproximada, após serem submetidos ao processo de torrefacção. Constatou-se que efectivamente ocorre uma melhoria na sua composição aproximada, mas as suas propriedades mecânicas são afectadas negativamente por este processo térmico. Finalmente estudou-se também uma via de valorização alternativa para os resíduos de biomassa florestal. Estes resíduos contêm quantidades substanciais de óleos essenciais de elevado valor. Estes óleos foram ser extraídos por destilação de arrastamento a vapor. Os rendimentos de extracção foram avaliados e a composição terpénica dos óleos foi determinada por GC-MS. O produto secundário da destilação, o hidrolato, foi também avaliado relativamente à sua composição.

Avaliações in vitro da utilização da gelatina como material de suporte à regeneração de tecidos

Neste trabalho foram produzidas matrizes de nanofibras de gelatina de porco e de gelatina de peixe através da técnica de electrofiação. Estas matrizes têm uma estrutura morfológica e química interessantes para o desenvolvimento de scaffolds no âmbito da Engenharia de Tecidos mas a sua instabilidade em água compromete essa aplicação. Assim, as matrizes foram reticuladas recorrendo a dois processos diferentes: um físico (tratamento desidrotérmico - DHT) e outro químico (exposição a vapor de glutaraldeído - GTA). Os resultados obtidos permitiram verificar que a gelatina de porco reticulou mais facilmente que a gelatina de peixe, provavelmente devido a uma maior presença de grupos funcionais capazes de reagir com os processos de reticulação. Foram analisados possíveis efeitos citotóxicos das matrizes reticuladas em culturas de células Vero. Os extratos das matrizes não revelaram ser tóxicos mas o tratamento com GTA comprometeu a adesão das células às matrizes indicando acarretar um certo risco de toxicidade. O uso da glicina revelou-se eficaz na redução dessa toxicidade. Para além das matrizes de fibras sem orientação preferencial (depositadas num coletor plano), foram depositadas fibras paralelamente alinhadas recorrendo a um coletor cilíndrico rotatório. Marcações fluorescentes de células semeadas nos dois tipos de fibras revelaram que o citoesqueleto das células semeadas nas fibras alinhadas se organiza na direção do alinhamento.

Avaliação de tecnologias de redução de volume das lamas produzidas em ETAR

O adequado tratamento da água residual revela-se de extrema importância na preservação dos recursos naturais e da qualidade de vida. Esse tratamento é caracterizado pela produção de subprodutos que incluem resíduos removidos da água residual e lama produzida no tratamento da mesma. Ao longo do tempo, as directrizes europeias têm vindo a ser cada vez mais restritivas quanto aos valores limite que determinam a qualidade de emissão da água residual ou de deposição da lama, por forma a minimizar os impactes negativos no local de recepção dos mesmos e redução dos custos de transporte, no caso da lama, pelo que a ETAR deve ser planeada de forma a garantir o cumprimento da legislação em vigor, de acordo com a qualidade da água residual afluente à estação. O tratamento na estação divide-se em linha de fase líquida e sólida. No tratamento convencional da fase sólida, a lama é tratada segundo a sequência de etapas espessamento, estabilização e desidratação. Nesta dissertação será dada especial relevância à linha de fase sólida, com o intuito de apresentar, caracterizar e comparar as tecnologias (além do tratamento convencional) que se encontram em fase experimental ou já implantadas em ETAR e têm como objectivo a redução do volume da lama produzida. Será desenvolvida uma aplicação informática de apoio à decisão quanto à tecnologia indicada, de acordo com as variáveis seleccionadas pelo utilizador. As tecnologias dividem-se em: processos biológicos, hidrólise, oxidação avançada, química, térmica e mecânica. Nos biológicos a redução do volume da lama pode ser garantida pela predação dos microrganismos, pela manutenção/inibição do metabolismo e pela alteração/introdução de um reactor biológico na estação. A hidrólise é optimizada após doseamento de enzimas ou por aumento da temperatura. A oxidação avançada é caracterizada pelas tecnologias de ozonização, processo de Fenton, oxidação por ar húmido e oxidação electroquímica. A tecnologia química depende da adição de reagente ácido, alcalino ou outro. A tecnologia mecânica abrange a sonificação, o moinho de rotação, o reactor de homogeneização, a aplicação de campo eléctrico, a aplicação de radiação gama, recurso a técnicas centrífugas e aplicação de pressão na lama. A elevação da temperatura de reacção por meio convencional, por aplicação de radiação de micro-ondas ou garantindo o ciclo de congelamento/aquecimento pertencem à tecnologia térmica. Estas tecnologias podem ser aplicadas numa fase anterior ou posterior da estabilização da lama por forma a melhorar a biodegradabilidade dos compostos orgânicos e reduzir o número de microrganismos viáveis. As tecnologias actuam por meio de libertação de energia, radiação ou pressão no sentido de garantir os objectivos descritos e podem ser aplicadas individualmente ou combinadas (sistema híbrido). Assim o consumo energético, o incremento de matéria orgânica e a capacidade de redução da quantidade de lama são factores que devem ser considerados na escolha da melhor tecnologia que se adequa a cada ETAR.

Variação da composição química e atividade antioxidante de própolis em função da época de colheita

O própolis é uma resina natural produzida por abelhas, que permite proteger as colmeias de agentes externos que as possam colocar em perigo e contribui para a manutenção da temperatura dentro da colmeia. É uma resina que, dependendo de vários fatores como flora, temperatura e localização da colmeia, pode apresentar uma cor que pode ir do verde ao castanho avermelhado. Tem um cheiro característico, adocicado, e tanto pode ser rígida e compacta como macia e granulosa. O própolis tem sido estudado com diversos intuitos e dados já registados indicam esta resina como um forte antioxidante e antimicrobiano. Ao longo deste trabalho foi avaliada a variação da composição química do própolis e da sua atividade antioxidante consoante a data de colheita. Foram recolhidas amostras em três datas distintas (dezembro, março e junho) de quatro apiários (Casal Álvaro, Lagoas, São Roque e Ouca) da zona do Caramulo, e de três colmeias de cada um desses apiários. Foram feitos dois extratos etanólicos de cada amostra de própolis (extratos A e B) e submeteram-se os extratos a três testes distintos: Folin-Ciocalteu, sequestração do radical DPPH e atividade redutora FRAP. Verificou-se que, segundo os testes de Folin-Ciocalteu e FRAP, a concentração de compostos antioxidantes quase duplicou de dezembro e março para junho. Quando ao teste de DPPH, verificou-se um aumento gradual ao longo da data de colheita. Verificou-se que a composição química do própolis é variável, de acordo com a data de recolha das amostras e que o seu poder antioxidante quase duplica de dezembro e março para junho. Os extratos brutos das amostras de própolis foram fracionados com acetato de etilo e analisados por GC-MS. Verificou-se que a composição química varia ao longo das datas de colheita, especialmente para alguns componentes. Observou-se existirem correlações entre as propriedades antioxidantes e a abundância de alguns componentes fenólicos do própolis. É possível verificar que, devido às suas características antioxidantes, se torna cada vez mais interessante caracterizar quimicamente o própolis. A caracterização do própolis poderá levar ao desenvolvimento de novos aditivos e suplementos alimentares bem como responder a necessidades nas áreas de microbiologia e da genética, permitindo a criação de novas drogas comercializáveis para algumas patologias.

A aprendizagem cooperativa: abordagem diferenciada no ensino da Física e da Química. Relatório de estágio

Este relatório tem como principal objetivo descrever as tarefas desenvolvidas ao longo do ano letivo 2013/2014 no âmbito do Estágio Pedagógico, no contexto da unidade curricular Prática Profissional do Mestrado Ensino da Física e da Química numa turma do 10.º ano de escolaridade do ensino profissional. Um outro objetivo essencial deste documento é relatar a investigação educacional que foi desenvolvida paralelamente, que teve como principal foco a aplicação da aprendizagem cooperativa no ensino profissional. A lecionação das componentes da Física e Química será descrita com a indicação do tipo de aula o nome do módulo em questão, a duração, os objetivos, o desenvolvimento da aula, documentos de apoio utilizados e uma breve reflexão da aula. Quanto à investigação educacional, a motivação para a escolha do tema surgiu da necessidade de procurar o sucesso educativo a que os alunos têm direito. Implementar diferentes estratégias e experimentar outros métodos de ensino-aprendizagem poderá, em alguns casos, fazer a diferença nos resultados escolares obtidos pelos alunos e na satisfação dos mesmos perante a escola. Após a aplicação das tarefas de aprendizagem cooperativa no módulo n.º 5, foi possível verificar que os alunos que mais alteraram positivamente a sua classificação foram aqueles que geralmente obtêm classificações mais baixas na disciplina. É possível concluir também que, sensivelmente, metade da turma aumentou ligeiramente, em um ou dois valores, a sua classificação no módulo em análise. Creio que estes resultados se enquadram dentro do esperado e vão de encontro ao estudo bibliográfico realizado no início deste projeto. Não só se verifica uma melhoria na classificação dos alunos, em geral, como também se constata que essa melhoria ocorre essencialmente nos alunos que apresentam mais dificuldades.