Activity and coke formation of nickel and nickel carbide in dry reforming: A deactivation scheme from density functional theory

Dry reforming is a promising reaction to utilise the greenhouse gases CO2 and CH4. Nickel-based catalysts are the most popular catalysts for the reaction, and the coke formation on the catalysts is the main obstacle to the commercialisation of dry reforming. In this study, the whole reaction network of dry reformation on both flat and stepped nickel catalysts (Ni(111) and Ni(211)) as well as nickel carbide (flat: Ni3C(001); stepped: Ni3C(111)) is investigated using density functional theory calculations. The overall reaction energy profiles in the free energy landscape are obtained, and kinetic analyses are utilised to evaluate the activity of the four surfaces. By careful examination of our results, we find the following regarding the activity: (i) flat surfaces are more active than stepped surfaces for the dry reforming and (ii) metallic nickel catalysts are more active than those of nickel carbide, and therefore, the phase transformation from nickel to nickel carbide will reduce the activity. With respect to the coke formation, the following is found: (i) the coke formation probability can be measured by the rate ratio of CH oxidation pathway to C oxidation pathway (r(CH)/r(C)) and the barrier of CO dissociation, (ii) on Ni(111), the coke is unlikely to form, and (iii) the coke formations on the stepped surfaces of both nickel and nickel carbide can readily occur. A deactivation scheme, using which experimental results can be rationalised, is proposed. 

Reforming civil engineering studies in recession times

The recent global economic and financial crisis has led the economies of many countries into recession, in particular at the periphery of the European Union. These countries currently face a significant contraction of both public investment in infrastructure and private investment in buildings and, as a result, the unemployment is particularly noticeable in the civil engineering and building sectors. Consequently, in all countries in recession the professional development of fresh civil engineering graduates is disproportionate to their high study effort and qualifications, since they rarely have the opportunity to gain experience in practice and their knowledge gradually becomes obsolete. Under these circumstances, it is imperative for the technical universities in countries in recession to plan and implement a substantial reform of the civil engineering studies syllabus. The objective should be to enable graduates to broaden the scope of their professional activity and increase their employability. In this paper, the widening of civil engineering studies curricula is proposed, in particular in the light of the development of the graduates’ potential on project, programme and portfolio management. In this direction, after a thorough literature review, including ASCE's Body of Knowledge for the 21st century and IPMA's Competence Baseline, it is recommended among others: to increase significantly the offered modules on project management and add new modules on strategy management, leadership behavior, delivery management, organization and environment etc; to provide adequate professional training during the university studies five year period; and to promote fresh graduates’ certification by professional bodies. The proposals are exemplified by presenting a reformed syllabus for the civil engineering studies offered currently by the National Technical University of Athens.

Mild temperature palladium-catalyzed ammoxidation of ethanol to acetonitrile

The ammoxidation of ethanol is investigated as a renewable process for the production of acetonitrile from a bio-feedstock. Palladium catalysts are shown to be active and very selective (>99%) to this reaction at moderate to low temperatures (150-240 °C), with acetonitrile yields considered a function of Pd morphology. Further investigations reveal that the stability of these catalysts is influenced by an unselective product, and that any deactivation observed is reversible. Interpretation of this deactivation allows operating conditions to be defined for the stable, high yielding production of acetonitrile from ethanol.

Reforming the Westminster Model of Agency Governance: Britain and Ireland after the Crisis

Conventional understandings of what the Westminster model implies anticipate reliance on a top-down, hierarchical approach to budgetary accountability, reinforced by a post–New Public Management emphasis on recentralizing administrative capacity. This article, based on a comparative analysis of the experiences of Britain and Ireland, argues that the Westminster model of bureaucratic control and oversight itself has been evolving, hastened in large part due to the global financial crisis. Governments have gained stronger controls over the structures and practices of agencies, but agencies are also key players in securing better governance outcomes. The implication is that the crisis has not seen a return to the archetypal command-and-control model, nor a wholly new implementation of negotiated European-type practices, but rather a new accountability balance between elements of the Westminster system itself that have not previously been well understood.

The effect of pH and ethanol on the astringent sub-qualities of red wine, and the implications for optimum grape maturity /

The first objective of this study was to identify appropriate sensory descriptors to assess the astringent sub-qualities of red wine. The influence of pH and ethanol on the sensation of astringency in red wine was evaluated, using a de-alcoholized red wine. A portion of the wine was adjusted to the pH values of 3.2, 3.4, 3.6 and 3.8, and another portion was adjusted to ethanol concentrations of 0%, 6%, 12%, and 15%. In addition, the pH 3.4 and 3.6 treatments were adjusted to an ethanol concentration of 12% and 15% all wines were then assessed sensorially and seventeen terms were identified, through panel discussion, to describe the mouth-feel and taste qualities: velvet, aggressive, silk/satin, dry, fleshy, unripe, pucker viscosity, abrasive, heat, chewy, acidity, grippy/adhesive, bitter, balance, overall astringency, and mouth-coat. Descriptive analysis profiling techniques were used to train the panel and measure the intensity of these attributes. It was found that decreasing pH values (averaged across all ethanol concentrations) showed an increase in the overall astringency of the wine. The combined treatments of ethanol and pH, real wine parameters (pH 3.4 and 3.6; 12% and 15% ethanol) did not have an effect on the perception of the astringent sub-qualities of the wine. A time intensity study was also included using the pH and ethanol adjusted wines, which showed that as the ethanol level of the wines increased so did the time to maximum intensity. The second objective was to identify appropriate sensory descriptors to evaluate the influence of grape maturity and maceration technique (grape skin contact) on the astringency sub-qualities of red vinifera wines from Niagara. The grapes were harvested across two dates, representing an early harvest and a late harvest. A portion of the Cabernet Sauvignon grapes wine was divided into three maceration treatments of oneweek maceration, standard two-week maceration, three-week maceration, and MCM. Another portion of both the early and late harvest Cabernet Sauvignon grapes were chaptalized to yield a final ethanol concentration of 14.5%. The wines were assessed sensorially and thirteen terms were identified, through panel discussion, to describe the mouth-feel and taste qualities: carbon dioxide, pucker, acidity, silk/chamois, dusty/chalky/powdery, sandpaper, numbing, grippy/adhesive, dry, mouthcoat, bitter, balance and, overall astringency. Descriptive analysis techniques were used to train the panel and measure the intensity of these attributes. The data revealed few significant differences in the mouth-feel of the wines with respect to maturity; which included differences in overall astringency and balance. There were varietal differences between Cabernet Sauvignon, Cabernet Franc, and Pinot Noir and differences for Cabernet Sauvignon wines due to the length and manner of maceration and as a result of chaptalization. Statistical analysis revealed a more complex mouth-feel for the Pinot Noir wines; and an increase in the intensity of the astringent sub-qualities as a result of the addition of sugar to the wines. These findings have implications for how processing decisions, such as optimum grape maturity and vinification methods may affect red wine quality.

Reforming the Division of Powers in Canada : An (Un)achievable Endeavour?

Formal amendments to the division of powers provisions of Canada's 1867 federal constitution have always proved difficult to achieve. However, since 1982, this task has become hopelessly unachievable. Modifications to, and adaptation of, the division of power has consequently been left to judges called upon to interpret sections 91 to 95 of the Constitution Act, 1867, and to executives officers of the central and regional governments as they negotiate intergovernmental agreements. The end result of theses two processes has been highly favourable to the central government. Courts have given a liberal interpretation to the central government's exclusive fields of jurisdiction. Moreover, the latter's spending power, unobstructed by the fragile legal framwork imposed under interprovincial agreements, has enabled it to encroach upon the exclusive heads of power of the provinces. As we will see, one of the main reason behind the Canadian constitutional stalemate, and for the recurrent isolation of Quebec - even where informal modification are concerned - is the different conceptions of Canadian federalism respectively held by Quebecers and by English Canadian.

Bioassay-guided fractionation of Larix laricina du Roi, and antidiabetic potentials of ethanol and hot water extracts of seventeen medicinal plants from the traditional pharmacopeia of the James Bay Cree

Nous avons utilisé une approche ethnobotanique pour identifier des espèces de plantes utilisées par les Cris afin de traiter les symptômes du diabète de type 2. Larix laricina du Roi (L. laricina) a récemment été identifiée comme une des meilleures plantes qui a stimulé le transport de glucose dans les cellules C2C12 et fortement potentialisé la différenciation des 3T3-L1 en indiquant une sensibilité potentiellement accrue à l’insuline. Ensuite, ces études de criblage ont été effectuées sur des extraits éthanolique (EE) en utilisant une série de bioessais in vitro. Cependant, les préparations traditionnelles des plantes sont souvent faites avec l’eau chaude. Le but de cette thèse de doctorat était d’isoler les principes actifs de L. laricina par un fractionnement guidé par l’adipogenèse; d’évaluer et de comparer l’activité et les mécanismes antidiabétiques des EE et des extraits aqueux (HWE) de ces 17 plantes. Pour le fractionnement de L. laricina, on a isolé plusieurs composés connus et identifié un nouveau composé actif cycloartane triterpene, qui a amélioré fortement l’adipogenèse et a été responsable en partie de l’activité adipogénique (potentiellement similaire à l’effet sensibilisateur à l’insuline des glitazone) de l’extrait éthanolique issu de l’écorce de L. laricina. Pour le métabolisme lipidique, nos résultats ont confirmé que 10 parmi les 17 EE ont augmenté la différenciation des adipocytes alors que 2 extraits seulement l’ont inhibée. Les HWE ont montré une faible activité adipogénique ou antiadipogénique. Les EE de R. groenlandicum et K. angustifolia ont le PPAR γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ), le SREBP-1 (sterol regulatory element binding protein-1) et le C/EBP (CCAAT-enhancer binding proteins) α, alors que ceux de P. balsamifera et A. incana les ont inhibés. L’effet inhibiteur de P. balsamifera a également été prouvé d’avoir impliqué l’activation de la protéine kinase activée par l’AMP (AMPK). Les EE et HWE de R. groenlandicum ont stimulé les mêmes facteurs de transcription alors que les extraits aqueux d’autres plantes sélectionnées ont perdu ces effets en comparaison avec leurs extraits éthanoliques respectifs. L’analyse phytochimique a également identifié le groupe des espèces actives et inactives, notamment lorsque les espèces ont été séparées par famille de plante. Finalement concernant l’homéostasie de glucose, nos résultats ont confirmé que plusieurs EE ont stimulé le transport de glucose musculaire et inhibé l’activité de la glucose-6-phosphatase (G6Pase) hépatique. Certains des HWE ont partiellement ou complètement perdu ces activités antidiabétiques par rapport aux EE, tandis qu’une seule plante (R.groenlandicum) a juste conservé un potentiel similaire entre les EE et HWE dans les deux essais. Dans les cellules musculaires, les EE de R.groenlandicum, A. incana et S. purpurea ont stimulé le transport de glucose en activant la voie de signalisation de l’AMPK et en augmentant le niveau d’expression des GLUT4. En comparaison avec les EE, les HWE de R.groenlandicum ont montré des activités similaires; les HWE de A. incana ont complètement perdu leur effet sur tous les paramètres étudiés; les HWE de S. purpurea ont activé la voie de l’insuline au lieu de celle de l’AMPK pour augmenter le transport de glucose. Dans les cellules H4IIE, les EE et HWE des 5 plantes ont activé la voie de l’AMPK, et en plus les EE et HWE de 2 plantes ont activé la voie de l’insuline. La quercétine-3-O-galactoside et la quercétine 3-O-α-L-arabinopyranoside ont été identifiées comme des composés ayant un fort potentiel antidiabétique et donc responsables de l'activité biologique des plantes HWE actifs avec le transport du glucose. En conclusion, on a isolé plusieurs composés connus et identifié un nouveau triterpène actif à partir du fractionnement de L. laricina. Nous avons fourni également une preuve directe pour l'évaluation et la comparaison d'une action analogue à l'insuline ou insulino-sensibilisateur des EE et HWE de plantes médicinales Cris au niveau de muscle, de foie et de tissus adipeux. Une partie de leur action peut être liée à la stimulation des voies de signalisation intracellulaire insulino-dépendante et non-insulino-dépendante, ainsi que l’activation de PPARγ. Nos résultats indiquent que les espèces de plantes, les tissus ou les cellules cibles, ainsi que les méthodes d'extraction sont tous des déterminants significatifs de l'activité biologique de plantes médicinales Cris sur le métabolisme glucidique et lipidique.

Carboxydothermus hydrogenoformans comme catalyseur biologique pour la conversion du monoxyde de carbone en hydrogène simultanément a la minéralisation de calcium et phosphate

La gazéification est aujourd'hui l'une des stratégies les plus prometteuses pour valoriser les déchets en énergie. Cette technologie thermo-chimique permet une réduction de 95 % de la masse des intrants et génère des cendres inertes ainsi que du gaz de synthèse (syngaz). Le syngaz est un combustible gazeux composé principalement de monoxyde de carbone (CO), d'hydrogène (H2) et de dioxyde de carbone (CO2). Le syngaz peut être utilisé pour produire de la chaleur et de l'électricité. Il est également la pierre angulaire d'un grand nombre de produits à haute valeur ajoutée, allant de l'éthanol à l'ammoniac et l'hydrogène pur. Les applications en aval de la production de syngaz sont dictées par son pouvoir calorifique, lui-même dépendant de la teneur du gaz en H2. L’augmentation du contenu du syngaz en H2 est rendu possible par la conversion catalytique à la vapeur d’eau, largement répandu dans le cadre du reformage du méthane pour la production d'hydrogène. Au cours de cette réaction, le CO est converti en H2 et CO2 selon : CO + H2O → CO2 + H2. Ce processus est possible grâce à des catalyseurs métalliques mis en contact avec le CO et de la vapeur. La conversion catalytique à la vapeur d’eau a jusqu'ici été réservé pour de grandes installations industrielles car elle nécessite un capital et des charges d’exploitations très importantes. Par conséquent, les installations de plus petite échelle et traitant des intrants de faible qualité (biomasse, déchets, boues ...), n'ont pas accès à cette technologie. Ainsi, la seule utilisation de leur syngaz à faible pouvoir calorifique, est limitée à la génération de chaleur ou, tout au plus, d'électricité. Afin de permettre à ces installations une gamme d’application plus vaste de leurs syngaz, une alternative économique à base de catalyseur biologique est proposée par l’utilisation de bactéries hyperthermophiles hydrogénogènes. L'objectif de cette thèse est d'utiliser Carboxydothermus hydrogenoformans, une bactérie thermophile carboxydotrophe hydrogénogène comme catalyseur biologique pour la conversion du monoxyde de carbone en hydrogène. Pour cela, l’impact d'un phénomène de biominéralisation sur la production d’H2 a été étudié. Ensuite, la faisabilité et les limites de l’utilisation de la souche dans un bioréacteur ont été évaluées. Tout d'abord, la caractérisation de la phase inorganique prédominante lorsque C. hydrogenoformans est inoculé dans le milieu DSMZ, a révélé une biominéralisation de phosphate de calcium (CaP) cristallin en deux phases. L’analyse par diffraction des rayons X et spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier de ce matériau biphasique indique une signature caractéristique de la Mg-whitlockite, alors que les images obtenues par microscopie électronique à transmission ont montré l'existence de nanotiges cristallines s’apparentant à de l’hydroxyapatite. Dans les deux cas, le mode de biominéralisation semble être biologiquement induit plutôt que contrôlé. L'impact du précipité de CaP endogène sur le transfert de masse du CO et la production d’H2 a ensuite été étudié. Les résultats ont été comparés aux valeurs obtenues dans un milieu où aucune précipitation n'est observée. Dans le milieu DSMZ, le KLa apparent (0.22 ± 0.005 min-1) et le rendement de production d’H2 (89.11 ± 6.69 %) étaient plus élevés que ceux obtenus avec le milieu modifié (0.19 ± 0.015 min-1 et 82.60 ± 3.62% respectivement). La présence du précipité n'a eu aucune incidence sur l'activité microbienne. En somme, le précipité de CaP offre une nouvelle stratégie pour améliorer les performances de transfert de masse du CO en utilisant les propriétés hydrophobes de gaz. En second lieu, la conversion du CO en H2 par la souche Carboxydothermus hydrogenoformans fut étudiée et optimisée dans un réacteur gazosiphon de 35 L. Parmi toutes les conditions opérationnelles, le paramètre majeur fut le ratio du débit de recirculation du gaz sur le débit d'alimentation en CO (QR:Qin). Ce ratio impacte à la fois l'activité biologique et le taux de transfert de masse gaz-liquide. En effet, au dessus d’un ratio de 40, les performances de conversion du CO en H2 sont limitées par l’activité biologique alors qu’en dessous, elles sont limitées par le transfert de masse. Cela se concrétise par une efficacité de conversion maximale de 90.4 ± 0.3 % et une activité spécifique de 2.7 ± 0.4 molCO·g–1VSS·d–1. Malgré des résultats prometteurs, les performances du bioréacteur ont été limitées par une faible densité cellulaire, typique de la croissance planctonique de C. hydrogenoformans. Cette limite est le facteur le plus contraignant pour des taux de charge de CO plus élevés. Ces performances ont été comparées à celles obtenues dans un réacteur à fibres creuses (BRFC) inoculé par la souche. En dépit d’une densité cellulaire et d’une activité volumétrique plus élevées, les performances du BRFC à tout le moins cinétiquement limitées quand elles n’étaient pas impactées par le transfert de masse, l'encrassement et le vieillissement de la membrane. Afin de parer à la dégénérescence de C. hydrogenoformans en cas de pénurie de CO, la croissance de la bactérie sur pyruvate en tant que seule source de carbone a été également caractérisée. Fait intéressant, en présence simultanée de pyruvate et de CO, C. hydrogenoformans n’a amorcé la consommation de pyruvate qu’une fois le CO épuisé. Cela a été attribué à un mécanisme d'inhibition du métabolisme du pyruvate par le CO, faisant ainsi du pyruvate le candidat idéal pour un système in situ de secours.

Reforming Federal Systems: Insights from Australia, Canada, Germany and Switzerland

Série de l'Observatoire des fédérations

Biochemical effects of ethanol on oreochromis mossambicus (Peters)

The present study dealt with the haematological, biochemical and istopathological impacts of different sub lethal concentrations of ethanol on a euryhaline teleost Oreochromis In05.s‘ambicu.5' (Peters).Studies carried out using GC indicated an increase in blood ethanol oncentration of the fish which mainly arose due to fishes entering into a state of hypoxia which explains ethanol production as an ubiquitous “anaerobic” end product, which gets accumulated whenever metabolic demand exceeds the mitochondrial oxidative potential. The very low amount of ethanol detected in the control group ofO mossambicns was mainly due to the activity of microorganisms in the gut ofO. Nzossambicus.Oedcma observed in the present study, is a defense mechanism that reduces the branchial superficial area of the fish which comes in contact with the external milieu. These mechanisms also increase the diffusion barrier to the pollutant. Dilation of the blood vessels is due to increased permeability helping in the free passage of ethanol into the blood stream. Telangiectasis observed explains the state of asphyxia of the fish when subjected to ethanol toxicity indicating acute respiratory distress. Gill aneurysm observed indicates impaired respiratory function. This is related to the rupture of the pillar cells which results in an increased blood flow inside the lamellae, causing dilation of the blood vessel or even aneurysm of gill.The present findings warrant future studies to explore A'T'Pases as possible biomarkers of pollutant exposure in ecotoxicology. This study indicated that O. mossambicus when exposed for 7 and 21 days to ethanol was under tremendous stress and parameters employed in this study can be adapted for future investigations as biomarkers of damage caused by ethanol to aquatic organisms. The present study revealed that O. mossambicus is sensitive to sub lethal concentrations of ethanol.