Breaking the 400 ppm barrier: Physical and Social implications of the recent CO2 rise

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Rompiendo la barrera de las 400 ppm: implicaciones físicas y sociales del reciente aumento de CO2

6 p.

400 ppm-ko langa hautsi da: CO2-kontzentrazioaren igoeraren ondorio fisiko eta sozialak

6 p.

Market Instruments and CO2 Mitigation: A General Equilibrium Analysis for Spain

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Descoloração e Mineralização de Corantes Reativos por Processo Fotocatalítico Utilizando ZnO e Radiação UV

As indústrias consomem volumes elevados de água e outras substâncias químicas na síntese dos seus produtos e geram grande quantidade de rejeitos. Entre os mais importantes poluentes encontrados nos efluentes dessas indústrias estão os corantes sintéticos que representam um problema, pois não são facilmente destruídos por tratamentos convencionais. A fotocatálise heterogênea tem sido considerada como uma alternativa efetiva no tratamento de efluentes contendo esses corantes. Neste trabalho, estudou-se a cinética de descoloração e o grau de mineralização dos corantes sintéticos reativos Yellow 145, Black 5, Red 4 e Blue 21 através da fotocatálise utilizando ZnO puro e impregnado com íons Fe2+ e Co2+. Testes preliminares foram realizados para otimizar a concentração dos corantes e a massa mínima de catalisador a ser utilizado nos experimentos fotocatalíticos. Além da fotocatálise, experimentos individuais de fotólise e adsorção também foram realizados, porém se mostraram poucos eficientes. Através da espectrofotometria UV-Vis, verificou-se o total descoramento individual dos corantes em aproximadamente 30 minutos de irradiação com ZnO. O grau de mineralização de cada corante foi determinado através de análise de carbono orgânico total (COT), atingindo-se cerca de 70 a 80% de mineralização após 240 minutos de tratamento fotocatalítico. Foram comparadas, ainda, as eficiências de cada fotocatalisador ZnO, Fe/ZnO e Co/ZnO na mineralização de uma solução contendo a mistura dos quatro corantes já mencionados após 240 minutos de reação. A eficiência na mineralização da mistura dos corantes seguiu a seguinte ordem: Co/ZnO (32%), ZnO (78%) e Fe/ZnO (87%). A reação de degradação fotocatalítica do corante Black 5 seguiu uma cinética de primeira ordem, enquanto que os corantes Yellow 145, Red 4 e Blue 21 seguiram uma cinética de ordem zero.

Bioestímulo e bioaumento na remediação de solo contaminado com óleo lubrificante usado escala piloto

O óleo lubrificante mineral é amplamente utilizado no cenário mundial no funcionamento de máquinas e motores. No entanto, o ciclo de vida deste petro-derivado resulta na geração de um resíduo (óleo lubrificante usado), o qual é nocivo ao meio ambiente quando não descartado adequadamente ou reciclado. No Brasil, apesar das normas que tratam especificamente do armazenamento, recolhimento e destino de óleo lubrificante usado, grande parte do mesmo ainda é despejado diretamente no meio ambiente, sem qualquer tratamento, sendo de grande importância estudos que visem o entendimento dos processos e o desenvolvimento de tecnologias de remediação de áreas contaminadas por esse resíduo. O objetivo geral do presente trabalho foi conduzir estudos de tratabilidade de solo arenoso contaminado experimentalmente com 5% (m m-1 seco) de óleo lubrificante usado, através de duas diferentes estratégias de biorremediação: bioestímulo e bioaumento. Foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, foi avaliada a atividade microbiana aeróbia na biodegradação do OLU através do método respirométrico de Bartha. No segundo, foram montados três biorreatores de fase sólida simulando biopilhas estáticas com aeração forçada, cada um contendo 125 kg de solo e 5% (m m-1 seco) de óleo lubrificante automotivo usado, os quais receberam como tratamento: bioestímulo por ajuste de pH e umidade (BIOSca); bioestímulo por ajuste de pH e umidade associado ao bioaumento com a adição de composto maduro (BIOA1ca) ; e bioestímulo por ajuste de pH e umidade associado ao bioaumento com a adição de composto jovem (BIOA2ca). Foram também montados três biorreatores de bancada simulando biopilhas estáticas sem aeração forçada, cada um contendo 3 kg de solo e 5% (m m-1) do mesmo contaminante, sendo que o primeiro continha solo sem contaminação - CONTsa, o segundo, solo contaminado com ajuste de pH BIOSsa e o terceiro, solo contaminado com adição de 0,3% de azida sódica - ABIOsa. Os tratamentos foram avaliados pela remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTPs) e após 120 dias de experimento obteve-se remoções de HTPs de 84,75%, 99,99% e 99,99%, com BIOS, BIOA1 e BIOA2, respectivamente, demonstrando que a estratégia de bioestímulo associada ao bioaumento foram promissoras na remediação do solo contaminado pelo óleo lubrificante usado. Os tratamentos que receberam composto (BIOA1 e BIOA2) não apresentaram diferenças quanto à remoção de HTPs, evidenciando que a fase de maturação dos compostos não apresentou influência na eficiência do processo. No entanto, verificou-se uma eficiência nos tratamentos que receberam composto quando comparado ao tratamento sem adição de composto

Synthesis, Oxidation and Photophysics of Perfluoroborated Tetrakis(pyrophosphito)diplatinate (II) and Density Functional Theory (DFT) Study of Electrochemical CO2 Reduction by Mn Catalysts

In the first part of this thesis (Chapters I and II), the synthesis, characterization, reactivity and photophysics of per(difluoroborated) tetrakis(pyrophosphito)diplatinate(II) (Pt(POPBF₂)) are discussed. Pt(POP-BF₂) was obtained by reaction of [Pt₂(POP)₄]^4- with neat boron trifluoride diethyl etherate (BF₃·Et₂O). While Pt(POP-BF₂) and [Pt₂(POP)₄]^4- have similar structures and absorption spectra, they differ in significant ways. Firstly, as discussed in Chapter I, the former is less susceptible to oxidation, as evidenced by the reversibility of its oxidation by I2. Secondly, while the first excited triplet states (T₁) of both Pt(POP-BF₂) and [Pt₂(POP)₄]^4- exhibit long lifetimes (ca. 0.01 ms at room temperature) and substantial zero-field splitting (40 cm^-1), Pt(POP-BF₂) also has a remarkably long-lived (1.6 ns at room temperature) singlet excited state (S₁), indicating slow intersystem crossing (ISC). Fluorescence lifetime and quantum yield (QY) of Pt(POP-BF₂) were measured over a range of temperatures, providing insight into the slow ISC process. The remarkable spectroscopic and photophysical properties of Pt(POP-BF₂), both in solution and as a microcrystalline powder, form the theme of Chapter II.

In the second part of the thesis (Chapters III and IV), the electrochemical reduction of CO₂ to CO by [(L)Mn(CO)₃]^- catalysts is investigated using density functional theory (DFT). As discussed in Chapter III, the turnover frequency (TOF)-limiting step is the dehydroxylation of [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^0/- (bpy = bipyridine) by trifluoroethanol (TFEH) to form [(bpy)Mn(CO)₄]^+/0. Because the dehydroxylation of [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^- is faster, maximum TOF (TOF_max) is achieved at potentials sufficient to completely reduce [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]⁰ to [(bpy)Mn(CO)₃(CO₂H)]^-. Substitution of bipyridine with bipyrimidine reduces the overpotential needed, but at the expense of TOF_max. In Chapter IV, the decoration of the bipyrimidine ligand with a pendant alcohol is discussed as a strategy to increase CO₂ reduction activity. Our calculations predict that the pendant alcohol acts in concert with an external TFEH molecule, the latter acidifying the former, resulting in a ~ 80,000-fold improvement in the rate of TOF-limiting dehydroxylation of [(L)Mn(CO)₃(CO₂H)]^-.

An interesting strategy for the co-upgrading of light olefins and alkanes into heavier alkanes is the subject of Appendix B. The proposed scheme involves dimerization of the light olefin, operating in tandem with transfer hydrogenation between the olefin dimer and the light alkane. The work presented therein involved a Ta olefin dimerization catalyst and a silica-supported Ir transfer hydrogenation catalyst. Olefin dimer was formed under reaction conditions; however, this did not undergo transfer hydrogenation with the light alkane. A significant challenge is that the Ta catalyst selectively produces highly branched dimers, which are unable to undergo transfer hydrogenation.

Local thermal fixing of a photorefractive LiNbO3 hologram by use of a CO2 laser

A real-time, in situ fixing method by use of heating with a CO2 laser beam is suggested for thermal fixing of a small local hologram in the bulk of a Fe:LiNbO3 photorefractive crystal. For heating up to 100 degrees C-200 degrees C a volume with a shape similar to that of the laser beam a heat-guiding technique is developed. On the basis of the heat-transfer equations, different heating modes with or without metal absorbers for heat guiding-obtained by use of a continuous or pulsed laser beam are analyzed. The optimal mode may be pulsed heating with absorbers. On this basis experiments have been designed and demonstrated. It is seen that the fixing process with CO2 laser beam is short compared with the process by use of an oven, and the fixing efficiency is quite high. (C) 1998 Optical Society of America.

Avaliação técnico-econômica da implementação de um sistema de cultivo de microalgas na usina termelétrica Barbosa Lima Sobrinho com vista à biofixação de CO2

Este estudo teve como finalidade levantar dados para uma avaliação das alternativas tecnológicas (cultivos de microalgas e reflorestamento) para a biofixação de CO2 da atmosfera próxima à usina termelétrica; tendo sido utilizada como referência a Usina Barbosa Lima Sobrinho. Já existe um projeto de avaliação do efeito do reflorestamento na fixação do CO2 nesta usina e, neste trabalho, foi avaliada a alternativa do cultivo de microalgas. Uma pesquisa inicial foi feita na literatura para verificar qual a espécie de microalga seria a mais adequada para ser utilizada no estudo, tendo sido a espécie Chlorella sp. a selecionada. Posteriormente os sistemas de cultivo de microalgas mais comumente empregados no mercado foram levantados e foi selecionado o cultivo em tanques abertos como referência para a modelagem do processo. Utilizando os dados da termelétrica e da literatura foi possível estimar a quantidade de CO2 que será retirada da atmosfera caso um sistema de cultivo seja efetivamente instalado na usina termelétrica. Uma análise econômica foi realizada para determinar a viabilidade do projeto. Os resultados indicam que a utilização deste tipo de tecnologia é promissora

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação de solo argiloso contaminado por óleo em biorreator de fase semi-sólida

A prática da troca de óleo lubrificante usado, particularmente óleos automotivos, representa um grave problema ambiental em função de sua natureza perigosa, do manuseio incorreto e do descarte indiscriminado no meio ambiente. A investigação quanto à remediação de áreas contaminadas por esse resíduo torna-se necessária, particularmente para solo de natureza argilosa. O presente estudo teve por objetivo avaliar a biorremediação de um solo argiloso contaminado por óleo lubrificante utilizando biorreatores de fase semi-sólida. Frascos tipo Erlenmeyer, contendo 20 g de solo contaminado com 3% (m/m) de óleo lubrificante, em triplicata, foram mantidos em temperatura e agitação constantes, segundo as seguintes estratégias de tratamento: (i) Bioestímulo com ajuste de nutrientes (BIOE); (ii) Bioaumento com adição de inóculo microbiano aclimatado (BIOA); (iii) Bioestímulo e adição de surfactante sintético Tween-80 (BIOES); (iv) Bioaumento, bioestímulo e surfactante sintético Tween-80 (BIOAS) e (iv) controle, com água destilada purificada (CONT). A eficiência de remoção do contaminante foi avaliada após 68 dias de tratamento por análises de evolução de CO2, redução de COT, decaimento de HTP, de n-alcanos e frações de hidrocarbonetos saturados, aromáticos e compostos polares. O tratamento BIOAS resultou na maior produção de CO2 acumulada (1247,0 mg.20g-1 de solo) seguida pelo tratamento BIOES (1077,6 mg.20g-1 de solo). Ao final do experimento, todos os tratamentos reduziram significativamente os teores de HTPs quando comparados ao controle (11,14,2%). Os tratamentos BIOAS e BIOES não apresentaram diferenças significativas quanto à redução de HTPs (42,03,7% e 37,46,3%, respectivamente). Tanto o bioestímulo quanto o bioaumento mostraram-se estratégias com potencial para aumentar a eficácia da biorremediação de solos argilosos, sendo que a adição de surfactante foi o fator mais importante, tendo aumentado significativamente a capacidade de remoção em ambas as estratégias. O uso de biorreatores em fase semi-sólida na biorremediação de solo argiloso contaminado com óleo lubrificante mostrou-se bastante promissor e tal estratégia pode ser aplicada em escala imediatamente superior

The Molecular Basis of Lysine Acetylation: Addition, Removal, and Recognition

Acetyltransferases and deacetylases catalyze the addition and removal, respectively, of acetyl groups to the epsilon-amino group of protein lysine residues. This modification can affect the function of a protein through several means, including the recruitment of specific binding partners called acetyl-lysine readers. Acetyltransferases, deacetylases, and acetyl-lysine readers have emerged as crucial regulators of biological processes and prominent targets for the treatment of human disease. This work describes a combination of structural, biochemical, biophysical, cell-biological, and organismal studies undertaken on a set of proteins that cumulatively include all steps of the acetylation process: the acetyltransferase MEC-17, the deacetylase SIRT1, and the acetyl-lysine reader DPF2. Tubulin acetylation by MEC-17 is associated with stable, long-lived microtubule structures. We determined the crystal structure of the catalytic domain of human MEC-17 in complex with the cofactor acetyl-CoA. The structure in combination with an extensive enzymatic analysis of MEC-17 mutants identified residues for cofactor and substrate recognition and activity. A large, evolutionarily conserved hydrophobic surface patch distal to the active site was shown to be necessary for catalysis, suggesting that specificity is achieved by interactions with the alpha-tubulin substrate that extend outside of the modified surface loop. Experiments in C. elegans showed that while MEC-17 is required for touch sensitivity, MEC-17 enzymatic activity is dispensible for this behavior. SIRT1 deacetylates a wide range of substrates, including p53, NF-kappaB, FOXO transcription factors, and PGC-1-alpha, with roles in cellular processes ranging from energy metabolism to cell survival. SIRT1 activity is uniquely controlled by a C-terminal regulatory segment (CTR). Here we present crystal structures of the catalytic domain of human SIRT1 in complex with the CTR in an apo form and in complex with a cofactor and a pseudo-substrate peptide. The catalytic domain adopts the canonical sirtuin fold. The CTR forms a beta-hairpin structure that complements the beta-sheet of the NAD^+-binding domain, covering an essentially invariant, hydrophobic surface. A comparison of the apo and cofactor bound structures revealed conformational changes throughout catalysis, including a rotation of a smaller subdomain with respect to the larger NAD^+-binding subdomain. A biochemical analysis identified key residues in the active site, an inhibitory role for the CTR, and distinct structural features of the CTR that mediate binding and inhibition of the SIRT1 catalytic domain. DPF2 represses myeloid differentiation in acute myelogenous leukemia. Finally, we solved the crystal structure of the tandem PHD domain of human DPF2. We showed that DPF2 preferentially binds H3 tail peptides acetylated at Lys14, and binds H4 tail peptides with no preference for acetylation state. Through a structural and mutational analysis we identify the molecular basis of histone recognition. We propose a model for the role of DPF2 in AML and identify the DPF2 tandem PHD finger domain as a promising novel target for anti-leukemia therapeutics.

Methods for removal of spurious reflection effect on phase-shifting interferometry

Spurious reflection is one of the troublesome problems in phase-shifting interferometry. This paper deals with the problem on the basis of a two-run-times-two-frame phase-shift algorithm, in which the phase shifts are shared out between the reference beam and the object beam. The effect of spurious reflection on phase measurement is investigated; two simple methods for removal of the effect are presented and each needs only six interferograms. Two other solutions to the spurious reflection problem are also reviewed. The simulation results obtained using these four solutions are compared. The influence of a mix of phase-shifter miscalibration and spurious reflection on phase measurement is also discussed.

Avaliação de diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado por diesel B5

No Brasil, a contaminação do solo por derramamentos de combustíveis representa um dos mais graves problemas ambientais e o impacto da introdução de novas misturas como diesel/biodiesel na matriz energética requer investigação quanto a tecnologias apropriadas de remediação. O presente estudo teve por objetivo avaliar diferentes estratégias de biorremediação no tratamento de solo contaminado experimentalmente com óleo diesel B5. Foram conduzidos três experimentos. No primeiro, quatro microcosmos em duplicata, contendo 500 g de solo e 5% (p/p) de óleo diesel B5, todos suplementados com oxigênio através de revolvimento manual e com ajuste de umidade, tiveram como tratamentos: bioestímulo com ajuste de pH (BE1); bioestímulo com ajuste de pH e nutrientes (BE2); bioaumento com ajuste de pH, nutrientes e adição de consórcio microbiano comercial KMA (BAM) e; controle abiótico, com ajuste de pH e solo esterilizado em autoclave (PA). Paralelamente, foi conduzido tratamento por bioaumento com ajuste de pH e nutrientes, suplementação de oxigênio e consórcio KMA, em solo contaminado apenas por diesel a 5% (BAD). A população microbiana foi monitorada através da contagem de UFC e os tratamentos, avaliados pela remoção de carbono orgânico e de hidrocarbonetos de petróleo (n-alcanos C10-C36). No segundo experimento, o metabolismo microbiano aeróbio foi avaliado através da produção de CO2 em respirômetros de Bartha (triplicatas), em solo contaminado com 5% (p/p) de óleo diesel B5, ajustado para pH e umidade, nas seguintes condições: solo com adição do consórcio KMA; solo com adição de cultura microbiana obtida a partir de outro solo proveniente de um posto de combustível com histórico de vazamento de tanques (RES) e; solo esterilizado por adição de azida de sódio a 0,3% (p/p). Como controle, solo sem contaminação, com sua população microbiana autóctone. No terceiro experimento, a capacidade da microbiota autóctone (EX), assim como do consórcio KMA e da cultura RES, em biodegradar óleo diesel B5, diesel e biodiesel de soja foi testada através do uso de indicadores de oxirredução DCPIP e TTC. Os experimentos em microcosmos indicam que houve uma complementaridade metabólica entre a população nativa e o consórcio comercial de microorganismos KMA, cuja presença promoveu um decaimento mais rápido de n-alcanos nas primeiras semanas do experimento. No entanto, após 63 dias de experimento, os tratamentos BAM, BAD e BE2 apresentaram, respectivamente, em média, 92,7%, 89,4% e 81,7% de remoção dos hidrocarbonetos n-alcanos C10-C36, sendo tais diferenças, sem significância estatística. Nos respirômetros, o bioaumento com cultura microbiana RES apresentou a maior produção de CO2 e a maior remoção de hidrocarbonetos (46,2%) após 29 dias. Tanto nos ensaios em microcosmos quanto nos respirométricos, não foi possível estimar a contribuição dos processos abióticos, tendo em vista evidências da existência de atividade microbiana no solo esterilizado térmica ou quimicamente. Os ensaios com os dois indicadores redox mostraram que apenas a microbiota nativa do solo em estudo e a cultura microbiana RES apresentaram potencial para degradar óleo diesel B5, biodiesel de soja ou diesel, quando colocadas em meio mineral contendo tais combustíveis como única fonte de carbono.