Cost-efficient one-part alkali-activated mortars with low global warming potential for floor heating systems applications

Increasing building energy efficiency is one the most cost-effective ways to reduce emissions. The use of thermal insulation materials mitigates heat loss in buildings, therefore minimising heat energy needs. In recent years, several papers were published on the subject of foam alkali-activated cements with enhanced thermal conductivity. However, on those papers cost analysis was strangely avoided. This paper presents experimental results on one-part alkali-activated cements. It also includes global warming potential assessment and cost analysis. Foam one-part alkali-activated cements cost simulations considering two carbon dioxide social costs scenarios are also included. The results show that one-part alkali-activated cements mixtures based on 26%OPC + 58.3%FA + 8%CS + 7.7%CH and 3.5% hydrogen peroxide constitute a promising cost-efficient (67 euro/m3), thermal insulation solution for floor heating systems. This mixture presents a low global warming potential of 443 KgCO2eq/m3. The results confirm that in both carbon dioxide social cost scenarios the mixture 26 OPC + 58.3 FA + 8 CS + 7.7 CH with 3.5% hydrogen peroxide foaming agent is still the most cost efficient.

Seguidor do ponto de máxima potência multi-conversor para sistemas solares fotovoltaicos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e de Computadores

Desenvolvimento de um mecanismo automatizado de limpeza de uma grelha de uma barragem mini-hídrica

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Análise técnica - económica da produção de energia em sistemas de abastecimento de água: caso do aproveitamento de fins múltiplos dos socorridos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

The role of monocarboxylate transporters in 3-bromopyruvate effect in cancer cells

Tese de Doutoramento em Biologia Molecular e Ambiental (área de especialização em Biologia Molecular e Saúde).

Avaluació de l'aprofitament de biomassa disponible per a la producció d'energia calorífica al Parc Natural de l'Alt Pirineu

En aquest article es resumeixen els resultats més destacats del projecte dut a terme pel grup Projecte Biomassa. Aquest estudi té per objectiu l’avaluació de la viabilitat energètica, econòmica i ambiental de l’aprofitament de la biomassa forestal com a recurs energètic a les forests d’Arestui, Baiasca, Montenartró i Virós situades dins el Parc Natural de l’Alt Pirineu (PNAP). En el projecte s’ha fet una revisió dels Plans d’Ordenació Forestal (POF’s) de les esmentades forests per tal d’adequar-les als requeriments del PNAP i així obtenir resultats sobre el potencial de biomassa sosteniblement extraïble, sobre el seu potencial energètic i plantejar un escenari d’aprofitament a mode de cas pràctic. A més a més, s’han realitzat també un balanç socioeconòmic, un balanç d’emissions de CO2 i una avaluació d’impacte ambiental per tal de determinar la viabilitat de l’ús de biomassa al PNAP com a recurs energètic. Com a resultat final s’ha obtingut que el procés d’aprofitament de la biomassa per a la producció d’energia calorífica esdevé una opció de futur viable i positiva ja que la implantació del nou procés comporta beneficis a nivell social, econòmic i ambiental.

Autosuficiència energètica en nuclis de muntanya: experiència a Araós

A aquest estudi s’ha analitzat si és viable l’autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli d’Araós a partir dels recursos renovables locals. S’ha realitzat un anàlisi del consum energètic del nucli d’Araós i s’ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals, incloent energia provinent de la biomassa forestal dels boscos de què disposa el municipi d’Alins i energia solar. Igualment s’han analitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic del poble. S’ha comprovat així que la mitjana de consum per habitant i any d’Araós supera en 1Tep a la mitjana de Catalunya. El 38% del consum d’Araós però, prové de biomassa forestal local, que compta amb unes emissions de CO2 associades pràcticament nul·les. Finalment s’ha detectat que és possible assolir l’autosuficiència energètica d’Araós, mitjançant diferents estratègies d’implantació d’energies renovables. S’han considerat dues estratègies que cobreixen de 3 a 5 vegades el consum energètic: estratègia individual amb instal·lació d’energia solar en teulada i, calefacció i ACS a partir de calderes de biomassa; estratègia col·lectiva mitjançant una central de biomassa forestal. Ambdues representen beneficis energètics, econòmics i fins un 92% de reducció d’emissions de CO2.

Plan de gestión de energías renovables en el Monasterio Sakya Tashi Ling del Garraf

En el presente estudio se han analizado las posibilidades de reducción del impacto ambiental que genera el consumo de energía en el Monasterio budista Sakya Tashi Ling del Parque del Garraf, mediante la mejora de la eficiencia energética de los edificios y la producción de la energía consumida a partir de fuentes de energía renovables. Se ha realizado un inventario exhaustivo de los flujos energéticos de entrada del Monasterio: electricidad y combustibles fósiles, y el análisis de estos datos ha permitido observar que la mayor parte del consumo energético del Monasterio tiene como uso final la iluminación. El consumo total de energía se ha cuantificado en 138 kWh/m2/año y la emisiones de CO2 en 177 kg CO2/m2/año. A partir de estos datos se ha estudiado la posibilidad de reducir el consumo y abastecer la demanda energética del Monasterio a través de fuentes de energía renovable como las placas solares fotovoltaicas o las calderas de biomasa. Para alcanzar este objetivo se han propuesto tres escenarios posibles con costes económicos y resultados muy distintos. A diferencia de los escenarios “Edificio Energía Plus” y “Edificio Energía 0”, el tercer escenario propuesto, que trataba de alcanzar el triple objetivo del Plan 20/20/20 (producir a partir de fuentes renovables el 20% de la energía consumida, aumentar en una 20% la eficiencia energética y reducir en un 20% las emisiones de CO2 derivadas del uso de la energía) ha resultado ser muy viable económicamente: la inversión necesaria se amortizaría en tan sólo 5 años.

Auditoria ambiental de l'edifici de l'Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l'Ajuntament de Sitges

Aquest projecte realitza una auditoria ambiental de l’edifici de l’Àrea de Territori, Medi Ambient, Paisatge i Espai Urbà de l’Ajuntament de Sitges, com a primer pas per a la implantació d’un sistema de gestió ambiental (SGA), en acord amb el Reglament (CE) nº 761/2001, i la posterior obtenció d’un certificat de gestió i auditories ambientals (EMAS). L’auditoria s’inicia amb la identificació dels aspectes ambientals de l’edifici, mitjançant la recopilació de dades sobre consums energètics i hídrics, la estimació de la generació de residus i enquestes de mobilitat als treballadors. Aquestes dades són utilitzades per determinar els aspectes ambientals significatius i posteriorment, exposar una sèrie de propostes de millora per tal de corregir-los o minimitzar-los, com ara sistemes d’estalvi d’aigua, d’enllumenat, de producció d’electricitat i l’educació ambiental dels treballadors. Per a la implantació d’un SGA en la situació actual de l’edifici, es necessària, entre altres coses, la implantació d’un sistema de registre que arxivi els consums d’aigua, energia i generació de residus, per tal de dur un control de les despeses de cadascun dels vectors. A més, caldrà implementar un Programa de bones pràctiques ambientals en l’oficina per tal de reduir el consum elèctric, d’aigua i generació de residus, i la seva classificació per part dels treballadors.

Cross-talk between glutamate and potassium regulation at the astrocyte membrane

Astrocytes play a central role in the brain by regulating glutamate and extracellular potassium concentrations ([K+]0), both released by neurons into the extracellular space during neuronal activity. Glutamate uptake is driven by the inwardly directed sodium gradient across the astrocyte membrane and involves the influx of three sodium ions and one proton and the efflux of one K+ ion per glutamate molecule. The glutamate transport induced rise in intracellular sodium stimulates the Na+/K+-ATPase which leads to significant energetic costs in astrocytes. To evaluate how these two fundamental functions of astrocytes, namely glutamate transport and K+ buffering, which are directly associated with neuronal activity, coexist and if they influence each other, in this thesis work we examined different cellular parameters of astrocytes. We therefore investigated the impact of altered [K+]0 on glutamate transporter activity. To assess this question we measured intracellular sodium fluctuations in mouse primary cultured astrocytes using dynamic fluorescence imaging. We found that glutamate uptake was tightly modulated both in amplitude and kinetics by [K+]0. Elevated [K+]0 strongly decreased glutamate transporter activity, with significant consequences on the cells energy metabolism. To ultimately evaluate potential effects of [K+]0 and glutamate on the astrocyte mitochondrial energy production we extended these studies by investigating their impact on the cytosolic and mitochondrial pH. We found that both [K+],, and glutamate strongly influenced cytosolic and mitochondrial pH, but in opposite directions. The effect of a simultaneous application of K+ and glutamate, however, did not fit with the arithmetical sum of each individual effects, suggesting that an additional non¬linear process is involved. We also investigated the impact of [K+]0 and glutamate transport, respectively, on intracellular potassium concentrations ([K+]0 in cultured astrocytes by characterizing and applying a newly developed Insensitive fluorescent dye. We observed that [K+]i followed [K+]0 changes in a nearly proportional way and that glutamate superfusion caused a reversible, glutamate-concentration dependent drop of [K+],, Our study shows the powerful influence of [K+]u on glutamate capture. These findings have strong implications for our understanding of the tightly regulated interplay between astrocytes and neurons in situations where [K+]0 undergoes large activity-dependent fluctuations. However, depending on the extent of K+ versus glutamate extracellular rise, energy metabolism in astrocytes will be differently regulated. Moreover, the novel insights obtained during this thesis work help understanding some of the underlying processes that prevail in certain pathologies of central nervous system, such as epilepsy and stroke. These results will possibly provide a basis for the development of novel therapeutic strategies. -- Les astrocytes jouent un rôle central dans le cerveau en régulant les concentrations de potassium (K+) et de glutamate, qui sont relâchés par les neurones dans l'espace extracellulaire lorsque ceux- ci sont actifs. La capture par les astrocytes du glutamate est un processus secondairement actif qui implique l'influx d'ions sodium (Na+) et d'un proton, ainsi que l'efflux d'ions K+, ce processus entraîne un coût métabolique important. Nous avons évalué comment ces fonctions fondamentales des astrocytes, la régulation du glutamate et du K+ extracellulaire, qui sont directement associés à l'activité neuronale, coexistent et si elles interagissent, en examinant différents paramètres cellulaires. Dans ce projet de thèse nous avons évalué l'impact des modifications de la concentration de potassium extracellulaire ([K+],,) sur le transport du glutamate. Nous avons mesuré le transport du glutamate par le biais des fluctuations internes de Na+ grâce à un colorant fluorescent en utilisant de l'imagerie à fluorescence dynamique sur des cultures primaires d'astrocytes. Nous avons trouvé que la capture du glutamate était étroitement régulée par [K+]0 aussi bien dans son amplitude que dans sa cinétique. Par la suite, nous avons porté notre attention sur l'impact de [K+]0 et du glutamate sur le pH cytosolique et mitochondrial de l'astrocyte dans le but, in fine, d'évaluer les effets potentiels sur la production d'énergie par la mitochondrie. Nous avons trouvé qu'autant le K+ que le glutamate, de manière individuelle, influençaient fortement le pH, cependant dans des directions opposées. Leurs effets individuels, ne peuvent toutefois pas être additionnés ce qui suggère qu'un processus additionnel non-linéaire est impliqué. En appliquant une nouvelle approche pour suivre et quantifier la concentration intracellulaire de potassium ([K+]0 par imagerie à fluorescence, nous avons observé que [K+]i suivait les changements de [K+]0 de manière quasiment proportionnelle et que la superfusion de glutamate induisait un décroissement rapide et réversible de [K+]i, qui dépend de la concentration de glutamate. Notre étude démontre l'influence de [K+]0 sur la capture du glutamate. Ces résultats permettent d'améliorer notre compréhension de l'interaction entre astrocytes et neurones dans des situations où [K+]0 fluctue en fonction de l'activité neuronale. Cependant, en fonction de l'importance de l'augmentation extracellulaire du K+ versus le glutamate, le métabolisme énergétique des astrocytes va être régulé de manière différente. De plus, les informations nouvelles que nous avons obtenues durant ce travail de thèse nous aident à comprendre quelques- uns des processus sous-jacents qui prévalent dans certaines pathologies du système nerveux central, comme par exemple l'épilepsie ou l'accident vasculaire cérébral. Ces informations pourront être importantes à intégrer dans la cadre du développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Postinfarction heart failure in rats is associated with upregulation of GLUT-1 and downregulation of genes of fatty acid metabolism.

OBJECTIVES: Increasing evidence suggests that left ventricular remodeling is associated with a shift from fatty acid to glucose metabolism for energy production. The aim of this study was to determine whether left ventricular remodeling with and without late-onset heart failure after myocardial infarction is associated with regional changes in the expression of regulatory proteins of glucose or fatty acid metabolism. METHODS: Myocardial infarction was induced in rats by ligation of the left anterior descending coronary artery (LAD). In infarcted and sham-operated hearts the peri-infarction region (5-mm zone surrounding the region at risk), the interventricular septum and the right ventricular free wall were separated for analysis. RESULTS: At 8 and 20 weeks after LAD ligation, the peri-infarction region and the septum exhibited marked re-expression of atrial natriuretic factor [+252+/-37 and +1093+/-279%, respectively, in the septum (P<0.05)] and of alpha-smooth muscle actin [+34+/-10 and +43+/-14%, respectively, in the septum (P<0.05)]. At 8 weeks, when left ventricular hypertrophy was present without signs of heart failure, myocardial mRNA expression of glucose transporters (GLUT-1 and GLUT-4) was not altered, whereas mRNA expression of medium-chain acyl-CoA dehydrogenase (MCAD) was significantly reduced in the peri-infarction region (-25+/-7%; P<0.05). In hearts exhibiting heart failure 20 weeks after infarct-induction there was a change in all three ventricular regions of both mRNA and protein content of GLUT-1 [+72+/-28 and +121+/-15%, respectively, in the peri-infarction region (P<0.05)] and MCAD [-29+/-9 and -56+/-4%, respectively, in the peri-infarction region (P<0.05)]. CONCLUSION: In rats with large myocardial infarction, progression from compensated remodeling to overt heart failure is associated with upregulation of GLUT-1 and downregulation of MCAD in both the peri-infarction region and the septum.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Unraveling the complex metabolic nature of astrocytes.

Since the initial description of astrocytes by neuroanatomists of the nineteenth century, a critical metabolic role for these cells has been suggested in the central nervous system. Nonetheless, it took several technological and conceptual advances over many years before we could start to understand how they fulfill such a role. One of the important and early recognized metabolic function of astrocytes concerns the reuptake and recycling of the neurotransmitter glutamate. But the description of this initial property will be followed by several others including an implication in the supply of energetic substrates to neurons. Indeed, despite the fact that like most eukaryotic non-proliferative cells, astrocytes rely on oxidative metabolism for energy production, they exhibit a prominent aerobic glycolysis capacity. Moreover, this unusual metabolic feature was found to be modulated by glutamatergic activity constituting the initial step of the neurometabolic coupling mechanism. Several approaches, including biochemical measurements in cultured cells, genetic screening, dynamic cell imaging, nuclear magnetic resonance spectroscopy and mathematical modeling, have provided further insights into the intrinsic characteristics giving rise to these key features of astrocytes. This review will provide an account of the different results obtained over several decades that contributed to unravel the complex metabolic nature of astrocytes that make this cell type unique.

Autosuficiència energètica. Estudi pilot a Alinyà (Alt Urgell)

A aquest estudi s'ha analitzat si és viable l'autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli rural d'Alinyà aprofitant els recursos naturals de la zona. S'ha realitzat un estudi del consum energètic de la població i s'ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals incloent energia provinent de la biomassa i aprofitada en calderes individuals per a cada habitatge, energia solar en teulades i energia hidroelèctrica a partir de centrals minihidràuliques restaurades ja existents. També s’ha realitzat un anàlisi per detectar possibles factors d’ineficiència energètica i a partir d’aquí, proposar una sèrie de mesures per corregir aquesta. S'han comptabilitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic i les proporcions que representa cada tipus de font energètica sobre el total del nucli. També s'ha establert una comparativa del consum mitjà per habitant i any entre la població i Catalunya; el consum a Alinyà és d'1,46 Tep's, mentre que el de Catalunya és d'1,7 Tep's, el nostre estudi no contempla la mobilitat, si se li resta aquest vector a la mitjana de Catalunya veiem que és de 0,9 Tep's, per tant, hi observem un major consum energètic. El 76% del consum d'Alinyà prové dels combustibles fòssils, concretament del gasoil, el nucli té una forta dependència respecte a aquesta energia, que a més a més representa el 86% (56T CO2 eq.) de les emissions totals de CO2. Per finalitzar, s'ha demostrat que és possible assolir l'autosuficiència energètica mitjançant l'implantació d'una combinació d'estratègies, viables en tots els aspectes; tant tècnics com socioeconòmics. Abastint el poble d'energia a un menor cost econòmic i amb un estil de vida més respectuós amb el medi ambient.

Final Report for the Iowa Livestock Industry Waste Characterization and Methane Recovery Information Dissemination Project, 2003

The Iowa livestock industry generates large quantities of manure and other organic residues; composed of feces, urine, bedding material, waste feed, dilution water, and mortalities. Often viewed as a waste material, little has been done to characterize and determine the usefulness of this resource. The Iowa Department of Natural Resources initiated the process to assess in detail the manure resource and the potential utilization of this resource through anaerobic digestion coupled with energy recovery. Many of the pieces required to assess the manure resource already exist, albeit in disparate forms and locations. This study began by interpreting and integrating existing Federal, State, ISU studies, and other sources of livestock numbers, housing, and management information. With these data, models were analyzed to determine energy production and economic feasibility of energy recovery using anaerobic digestion facilities on livestock faxms. Having these data individual facilities and clusters that appear economically feasible can be identified specifically through the use of a GIs system for further investigation. Also livestock facilities and clusters of facilities with high methane recovery potential can be the focus of targeted educational programs through Cooperative Extension network and other outreach networks, providing a more intensive counterpoint to broadly based educational efforts.