Remoção de corantes utilizando tensoativos: extração por ponto de nuvem e floculação iônica

The textile sector is one of the main contributors to the generation of industrial wastewaters due to the use of large volumes of water, which has a high organic load content. In these, it is observed to the presence of dyes, surfactants, starch, alcohols, acetic acid and other constituents, from the various processing steps of the textiles. Hence, the treatment of textile wastewater becomes fundamental before releasing it into water bodies, where they can cause disastrous physical-chemical changes for the environment. Surfactants are substances widely used in separation processes and their use for treating textile wastewaters was evaluated in this research by applying the cloud point extraction and the ionic flocculation. In the cloud point extraction was used as surfactant nonylphenol with 9.5 ethoxylation degree to remove reactive dye. The process evaluation was performed in terms of temperature, surfactant and dye concentrations. The dye removal reached 91%. The ionic flocculation occurs due to the presence of calcium, which reacts with anionic surfactant to form insoluble surfactants capable of attracting the organic matter by adsorption. In this work the ionic flocculation using base soap was applied to the treatment of synthetic wastewater containing dyes belonging to three classes: direct, reactive, and disperse. It was evaluated by the influence of the following parameters: surfactant and electrolyte concentrations, stirring speed, equilibrium time, temperature, and pH. The flocculation of the surfactant was carried out in two ways: forming the floc in the effluent itself and forming the floc before mixing it to the effluent. Removal of reactive and direct dye, when the floc is formed into textile effluent was 97% and 87%, respectively. In the case where the floc is formed prior to adding it to the effluent, the removal to direct and disperse dye reached 92% and 87%, respectively. These results show the efficience of the evaluated processes for dye removal from textile wastewaters.

Extração, caracterização e avaliação bioativa do extrato de Arrabidaea chica

The use of plants for medicinal purposes is ancient, with widespread application in medicinal drugs. Although plants are promising sources for the discovery of new molecules of pharmacological interest, estimates show that only 17% of them have been studied for their possible use in medicine. Thus, biodiversity of Brazilian flora represents an immense potential for economic use by the pharmaceutical industry. The plant Arrabidaea chica, popularly known as “pariri”, is common in the Amazon region, and it is assigned several medicinal properties. The leaves of this plant are rich in anthocyanins, which are phenolic compounds with high antioxidant power. Antioxidant compounds play a vital role in the prevention of neurological and cardiovascular diseases, cancer and diabetes, among others. Within the anthocyanins found in Arrabidaea chica, stands out Carajurin (6,7-dihydroxy-5,4’- dimethoxy-flavilium), which is the major pigment encountered in this plant. The present work aimed to study on supercritical extraction and conventional extraction (solid-liquid extraction) in leaves of Arrabidaea chica, evaluating the efficiency of the extractive processes, antioxidant activity and quantification of Carajurin contained in the extracts. Supercritical extraction used CO2 as solvent with addition of co-solvent (ethanol/water mixture) and were conducted by the dynamic method in a fixed bed extractor. The trials followed a 24-1 fractional factorial design, the dependent variables were: process yield, concentration of Carajurin and antioxidant activity; and independent variables were: pressure, temperature, concentration of co-solvent (v/v) and concentration of water in the co-solvent mixture (v/v). Yields (mass of dry extract/mass of raw material used) obtained from supercritical extraction ranged from 15.1% to 32%, and the best result was obtained at 250 bar and 40 °C, co-solvent concentration equal to 30% and concentration of water in the co-solvent mixture equal to 50%. Through statistical analysis, it was found that the concentration of co-solvent revealed significant effect on the yield. Yields obtained from conventional extractions were of 8.1% (water) and 5.5% (ethanol). Through HPLC (High-performance liquid chromatography) analysis, Carajurin was quantified in all the extracts and concentration values (Carajurin mass/mass of dry extract) ranged between 1% and 2.21% for supercritical extraction. For conventional extraction, Carajurin was not detected in the aqueous extract, while the ethanol extract showed Carajurin content of 7.04%, and therefore, more selective in Carajurin than the supercritical extraction. Evaluation of antioxidant power (radical 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl – DPPH – sequestration method) of the supercritical extracts resulted in EC50 values (effective concentration which neutralizes 50% of free radicals) ranged from 38.34 to 86.13 μg/mL, while conventional extraction resulted in EC50 values of 167.34 (water) and 42.58 (ethanol) μg/mL. As for the quantification of total phenolic content (Folin-Ciocalteau analysis) of the supercritical extracts resulted in values ranged from 48.93 and 88.62 mg GAE/g extract (GAE = Gallic Acid Equivalents), while solid-liquid extraction resulted in values of 37.63 (water) and 80.54 (ethanol) mg GAE/g extract. The good antioxidant activity cannot be attributed solely to the presence of Carajurin, but also the existence of other compounds and antioxidants in Arrabidaea chica. By optimizing the experimental design, it was possible to identify the experiment that presented the best result considering the four dependent variables together. This experiment was performed under the following conditions: pressure of 200 bar, temperature of 40 °C, co-solvent concentration equal to 30% and concentration of water in the co-solvent mixture equal to 30%. It is concluded that, within the studied range, it is possible to purchase the optimum result using milder operating conditions, which implies lower costs and greater ease of operation.

Síntese, estrutura e propriedades de polímeros de coordenação à base de íons lantanídeos e ácidos benzenodicarboxílicos

Metal Organic Frameworks (MOFs) are hybrids materials, often crystalline, consisting of metal or metal clusters, connected by polytopic organic ligands repetitively, leading to structures, usually porous. In this work, MOFs based on lanthanide ions (La3+ and Gd3+) and dicarboxylate type of ligands (isophthalic and terephthalic acids), were synthesized by hydrothermal, solvothermal and hydro(solvo)thermal methods. The effects of the synthetic route as well as the type of heating, conventional or by microwave, on the structure and properties of MOFs were studied. The powder samples obtained were characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermal analysis and scanning electron microscopy. The results suggest that the addition of an organic or inorganic base is needed to promote the deprotonation of the ligand, since in the samples prepared by the hydrothermal method, without the use of a base, no formation of the metalorganic framework was observed. On the other hand, the presence of DMF as solvent or cosolvent, afforded the deprotonation of the ligand with the consequent formation of MOFs. At least two different crystalline structures were identified for the samples prepared with terephthalic acid. These samples are isostructural with those reported for phases Eu(1,3-BDC)DMF, Eu2(1,4-BDC)3 (DMF)2 and Tb(1,4-BDC)H2O. The presence of water in the reaction medium in the hydro(solvo)thermal method, provoked the growth of the structure different from that observed in the absence of water. This can be explained by the difference in the coordination mode of water and DMF to lanthanide ions. Although not identified by XRD, the samples prepared with isophthalic acid, also present metalorganic structures, which was confirmed by the presence of the characteristic displacement of the carbonyl group band in their infrared spectra, compared to the spectrum of the pure ligand. This shift was also observed in the samples prepared with terephthalic acid. Thermal analisys shows that the metal organic frameworks do not collapse occurs at a temperature below 430°C.The analysis of scanning electron microscopy suggests that the morphology of powders is highly dependent on the type of heating used, conventional or by microwave.

Análise da biorremediação de compostos monoaromáticos em água através da pseudomonas aeruginosa

The monoaromatic compounds are toxic substances present in petroleum derivades and used broadly in the chemical and petrochemical industries. Those compounds are continuously released into the environment, contaminating the soil and water sources, leading to the possible unfeasibility of those hydrous resources due to their highly carcinogenic and mutagenic potentiality, since even in low concentrations, the BTEX may cause serious health issues. Therefore, it is extremely important to develop and search for new methodologies that assist and enable the treatment of BTEX-contaminated matrix. The bioremediation consists on the utilization of microbial groups capable of degrading hydrocarbons, promoting mineralization, or in other words, the permanent destruction of residues, eliminating the risks of future contaminations. This work investigated the biodegradation kinetics of water-soluble monoaromatic compounds (benzene, toluene and ethylbenzene), based on the evaluation of its consummation by the Pseudomonas aeruginosa bacteria, for concentrations varying from 40 to 200 mg/L. To do so, the performances of Monod kinetic model for microbial growth were evaluated and the material balance equations for a batch operation were discretized and numerically solved by the fourth order Runge-Kutta method. The kinetic parameters obtained using the method of least squares as statistical criteria were coherent when compared to those obtained from the literature. They also showed that, the microorganism has greater affinity for ethylbenzene. That way, it was possible to observe that Monod model can predict the experimental data for the individual biodegradation of the BTEX substrates and it can be applied to the optimization of the biodegradation processes of toxic compounds for different types of bioreactors and for different operational conditions.

Análise da biorremediação de compostos monoaromáticos em água através da pseudomonas aeruginosa

The monoaromatic compounds are toxic substances present in petroleum derivades and used broadly in the chemical and petrochemical industries. Those compounds are continuously released into the environment, contaminating the soil and water sources, leading to the possible unfeasibility of those hydrous resources due to their highly carcinogenic and mutagenic potentiality, since even in low concentrations, the BTEX may cause serious health issues. Therefore, it is extremely important to develop and search for new methodologies that assist and enable the treatment of BTEX-contaminated matrix. The bioremediation consists on the utilization of microbial groups capable of degrading hydrocarbons, promoting mineralization, or in other words, the permanent destruction of residues, eliminating the risks of future contaminations. This work investigated the biodegradation kinetics of water-soluble monoaromatic compounds (benzene, toluene and ethylbenzene), based on the evaluation of its consummation by the Pseudomonas aeruginosa bacteria, for concentrations varying from 40 to 200 mg/L. To do so, the performances of Monod kinetic model for microbial growth were evaluated and the material balance equations for a batch operation were discretized and numerically solved by the fourth order Runge-Kutta method. The kinetic parameters obtained using the method of least squares as statistical criteria were coherent when compared to those obtained from the literature. They also showed that, the microorganism has greater affinity for ethylbenzene. That way, it was possible to observe that Monod model can predict the experimental data for the individual biodegradation of the BTEX substrates and it can be applied to the optimization of the biodegradation processes of toxic compounds for different types of bioreactors and for different operational conditions.

Métodos de extração de fósforo e micronutrientes em latossolos com uso de energia ultrassônica

Assessing the soil nutrient availability to plants under lab conditions is one of the main challenges to Soil Fertility and Chemistry, due to the complex behavior and the interaction of the soil properties. Many extractant solutions associated with mechanical forms of agitation have been proposed, showing different correlations with plant growth and nutrients absorption. Using ultrasonic energy is a agitation procedure of the soil:extractant solution suspension (based on the cavitation phenomenon). It allows the establishment of relations between the amount of extracted nutrient and the ultrasonic energy level. Thus, this work aims: to evaluate the effect of cavitation intensity on the extraction of P, Zn, Cu, Mn and Fe in soil samples from five Latosols under different uses around Uberlândia and Uberaba, Minas Gerais State; to obtain extracting curves as function of ultrasonic energy levels; and to obtain an index from extracting curves to expresses the nutrient retention by the soil solid phase. A soil-solution suspension (ratio 1:10) was sonicated using a probe ultrasound equipment under different combinations of power and time: i) 30 W for 35, 70, 140 and 280 s; ii) 50 W for 21, 42, 84 and 168 s; and iii) 70 W for 15, 30, 60 and 120 s. The extractant solutions used were Mehlich-1 (for all elements), Olsen and distilled water for P. After each sonication, P concentration was quantified by molybdenum blue colorimetric method and Zn, Cu, Mn and Fe by flame atomic absorption spectrophotometry. The cavitation intensity did not affect the P extraction, only the total energy applied. The P extraction was influenced by extractant solution, decreasing as follows: Mehlich-1>Olsen>water. In cultivated Latosols, the P extraction increased linearly with ultrasonic energy, and the slope of the 1:1 linear regression reflects the P retention in the soil. The Zn and Fe extractions were influenced only by total energy applied. Mn and Cu extractions were influenced by both cavitation intensity and total ultrasonic energy. Soils containing similar amounts of P, Cu, Zn, Mn, and Fe may have a different extraction rate. Likewise, soils containing different amounts of those elements may have the same extraction rate.

Ajustes de coeficientes integrantes de processos físicos e bioquímicos na autedepuração em curso de água de médio porte

The mathematical modeling in the simulation of self-purification capacity in lotic environment is an important tool in the planning and management of hydric resources in hydrographic basin scale. It satisfactorily deals with the self-purification process when the coefficients of physical and biochemical processes are calibrated from monitorated water quality data, which was the main focus of this study. The present study was conducted to simulate the behavior of the parameters OD, BOD5, total phosphorus, E. coli, ammonia, nitrite, nitrate and the total metals cadmium, chromium, copper, lead and zinc in the Uberabinha’s lower course (with an approximate annual growth flow between 4-35 m3/s), in a stretch of 19 km downstream of the treated effluent release by the WWTP of the city. The modelings, on the present study, show the importance of constant water quality parameters monitoration over the water course, based on the comparison of the simulations from calibrated coefficients and coefficients obtained in the literature for the period of June until November 2015. After coefficients calibration, there were good adjustments between simulated and measured data for the parameters OD, BOD, Ptotal, ammonia and nitrate and unsatisfactory adjust for the parameters nitrite and E. coli. About the total metals, the adjustments were not satisfactory on the reservoir’s vicinity of the Small Hydropower Plant Martins, due the considerable increase of the bottom sediment in lentic region. The greatest scientific contribution of this study was to calibrate the decay coefficient K and the quantification of the release by the fund S of total metals in watercourse midsize WWTP pollutant load receptor, justified by the lack of studies in the literature about the subject. For the metals cadmium, chromium, copper, lead and zinc, the borderline for K and S calibrated were: 0.0 to 13.0 day-1 and 0.0 to 1.7 g/m3.day; 0.0 to 0.9 day-1 and 0.0 to 7.3 g/m3.day; 0.0 to 25.0 day-1 and 0.0 to 1.8 g/m3.day; 0.0 to 7.0 day-1 and 0.0 to 40.3 g/m3.day; 0.0 to 30.0 day-1 and 0.0 to 70.1 g/m3.day.

Resíduos da indústria agro-alimentar como possíveis fontes de ácido ferúlico

A indústria agro-alimentar produz anualmente uma grande quantidade de subprodutos, ainda tratados como desperdício. A indústria cervejeira, em particular, está associada à produção de vários resíduos, entre os quais o bagaço de malte, também designado bagaço de cerveja ou dreche. Sendo produzida numa razão de 20 kg por cada 100 litros de cerveja, só na Ilha da Madeira a produção de dreche ultrapassa as 2000 toneladas/ano. O presente trabalho foi realizado com o intuito de estudar a utilização da dreche como material de partida para a extracção de ácido ferúlico, um ácido hidroxicinâmico com elevada bioactividade e aplicações. A caracterização físico-química da dreche permitiu determinar um teor de humidade de aproximadamente 70% e um teor de cinzas de cerca de 3,6%. A distribuição granulométrica da dreche seca, revelou que cerca de 70% das partículas que a constituem têm dimensão entre 1 e 0,25 mm. A extracção com acetona produziu um extracto contendo 5 compostos de natureza fenólica, determinados por LC-MS. A hidrólise alcalina – uma das técnicas que permitem a extracção de compostos como o ácido ferúlico a partir de matrizes lenhocelulósicas – foi estudada em amostras de dreche submetidas a tratamento prévio. O pré-tratamento com ácido diluído demonstrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico a partir da dreche. A extracção em autoclave mostrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico [0,28% (m/m)] e uma simplificação do procedimento posterior à reacção de hidrólise alcalina fez aumentar o rendimento de extracção em cerca de 84%, comparativamente ao procedimento habitual. As condições óptimas de hidrólise alcalina em tubos autopressurizados aconteceram a 120 ºC, por 1,5 horas, num rácio de 20 mL/g e NaOH (1,5%). O processo de purificação do ácido ferúlico extraído por adsorção numa resina sintética resultou em percentagens de adsorção de 90,83% e de dessorção em torno dos 68,70%.

Distribuição dos metais nas poeiras colhidas em Estarreja: estudo da mobilidade e impacto potencial dos metais no ambiente

As poeiras urbanas, vulgarmente designadas na literatura por street dusts ou road dusts, são misturas heterogêneas de partículas minerais do solo e partículas resultantes do tráfego, formando um material com características únicas e específicas de cada local. Estas partículas, geralmente enriquecidas com elementos potencialmente tóxicos, quando inaladas ou ingeridas poderão ser um risco para a saúde das populações. Neste trabalho foram recolhidas 21 amostras de poeiras urbanas na cidade de Estarreja assim como amostras representativas de partículas relacionados com o tráfego (poeiras resultante do desgaste dos travões e das marcações dos pavimentos e estradas) com o objetivo de investigar a contribuição relativa destas partículas no comportamento geoquímico dessas amostras e o risco associado para as populações locais. Para a concretização do objetivo proposto caracterizou-se química e mineralogicamente as amostras de poeiras urbanas e as partículas relacionadas com o tráfego e avaliou-se a disponibilidade e bioacessibilidade para três elementos considerados potencialmente tóxicos (Cu, Pb e Zn) usando uma combinação de ensaios: (a) digestão ácida; (b) extração sequencial para identificar o fracionamento do Cu, Pb e Zn nas diferentes fases-suporte dos metais, e (c) bioaccessibilidade oral in vitro. Os resultados da análise química mostram que as poeiras dos travões apresentam concentrações elevadas em Fe, Cu, Zn, Mn, Ba, Sb, Cr e Ni sendo de referir diferenças composicionais significativas entre as amostras estudadas. A amostra de tinta contém teores elevados de Ba, Ca, Ti e Pb e também pode conter outros elementos tais como Co, Cr, Cu, Mn. Mineralogicamente constata-se que as amostras de poeiras dos travões tem uma composição mineralógica semelhante mostrando que são constituídas por uma elevada percentagem de material de baixa cristalinidade, grafite e óxidos/hidróxidos de Fe amorfos. A amostra de tinta de marcação dos pavimentos das estradas é composta por material mais cristalino do que a poeira dos travões e é essencialmente constituída por carbonatos (maioritariamente dolomite) e também por barite (em menor quantidade). Os resultados obtidos nas amostras de poeiras urbanas indicam a existência de associações de elementos que definem claramente a componente geogénica e/ou antropogénica e apontam para diferenças entre essas associações nas duas frações estudadas (250 m e 63 m). A heterogeneidade das poeiras é revelada pela existência de partículas com origem geogénica (por exemplo quartzo e aluminossilicatos), de partículas com características marcadamente antropogénicas (partículas enriquecidas em Fe, Pb, Zn e Cu) ou ainda de partículas com origem mista (óxidos de Fe e Ti). Os resultados da extração química seletiva sequencial permitiu concluir que, nas amostras em estudo, as fases de troca e ácido-solúveis são as fases suporte mais importantes para o Cu, Pb e Zn Os resultados dos ensaios de bioacessibilidade mostraram também que uma percentagem significativa de Cu, Pb e Zn total está disponível para absorção gástrica. Este estudo destaca também a necessidade de se caracterizar em detalhe as propriedades intrínsecas das partículas antrópicas presentes nas poeiras urbanas, de forma a compreender as variações da fração bioacessível nos diferentes elementos estudados assim como nas diferentes frações.

Extração de ácidos triterpénicos a partir da casca de eucalipto utilizando líquidos iónicos

Os recursos renováveis têm sido um forte alvo de investigação científica nos últimos anos, onde o aproveitamento de biomassa e seus resíduos para a obtenção de compostos de valor acrescentado, combustíveis e energia têm sido abordados no conceito de biorrefinaria integrada. As indústrias de papel geram quantidades significativas de resíduos, nomeadamente a casca de eucalipto que é atualmente queimada para a geração de energia. De forma a valorizar este resíduo, a presente dissertação teve como objetivo extrair compostos triterpénicos, a partir casca externa de Eucalyptus globulus, utilizando solventes de extração alternativos - soluções aquosas de líquidos iónicos (LIs) – para substituir os solventes orgânicos actualmente utilizados. Os ácidos triterpénicos apresentam um elevado interesse na indústria cosmética, farmacêutica e alimentar graças às suas propriedades antiinflamatórias, antitumurais, entre outras. Primeiramente, caracterizou-se a casca externa de Eucalyptus globulus, e posteriormente procedeu-se ao estudo de solubilidade de ácido ursólico (AU, utilizado como molécula modelo) a 25 ºC em soluções aquosas de LIs e surfactantes de modo a selecionar os solventes mais eficientes para a extração. Deste trabalho conclui-se que a capacidade surfactante das soluções aquosas de LIs, particularmente [C4C1im][C8H17SO4], [C16C1im]Cl e [C14C1im]Cl, desempenham um papel fundamental para a solubilização de AU em água, podendo aumentar quase 16000 vezes a sua solubilidade, e permitiu recuperar cerca de 89% deste composto com simples adição de água como anti-solvente. Por fim, compararam-se as quantidades de ácidos triterpénicos extraídas a partir da casca de eucalipto com soluções aquosas de [C14C1im]Cl, metanol e com extração em soxhlet com diclorometano.

Optimization of lipase production from yeasts strains isolated from olive mil wastewater

Dissertação submetida à Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências para a obtenção do Grau de Mestre em Microbiologia Aplicada.

Revisão do plano de segurança da água do sistema regional do Carvoeiro

Os Planos de Segurança da Água surgem com a necessidade de aumentar a segurança da água de abastecimento, superando a monitorização de conformidade de “fim de linha”, permitindo aumentar a confiança do consumidor na qualidade da água que lhe é fornecida. Esta nova abordagem recorre a uma metodologia de gestão baseada na identificação e no controlo de riscos em pontos críticos de um sistema de abastecimento, em complemento do controlo realizado através da monitorização da conformidade da água entregue aos consumidores. O Plano de Segurança da Água (PSA) encontra-se implementado no Sistema Regional do Carvoeiro (SRC) desde o ano de 2009. O SRC é um sistema de abastecimento de água em alta, sendo constituído por conjunto de infraestruturas de captação, tratamento, transporte e armazenamento de água desde a sua origem, localizada no rio Vouga, em Carvoeiro, até aos municípios integrados na Associação de Municípios do Carvoeiro-Vouga. Atendendo à obra de expansão do SRC, tornou-se imperativo efetuar uma revisão ao PSA, sendo este o objetivo primordial do trabalho de estágio desenvolvido na empresa Águas do Vouga S.A, concessionária responsável pela gestão do SRC. Para a prossecução deste objetivo, o trabalho desenvolvido envolveu os seguintes passos metodológicos: identificação das operações aplicadas no SRC; identificação de perigos e eventos perigosos em todos os órgãos constituintes do sistema; avaliação de riscos; identificação de pontos críticos de controlo; identificação de pontos de monitorização e medidas preventivas; elaboração do plano de monitorização, incluindo, procedimentos de controlo operacional em condições normais de funcionamento e em caso de desvio; validação deste plano. Deste trabalho resultou a identificação de 166 eventos perigosos, 17 tipologias de perigos, 3 pontos de controlo crítico e 17 pontos de monitorização. Os pontos de controlo crítico foram identificados nos processos de tratamento da ETA do Carvoeiro. O primeiro foi localizado na etapa de filtração com areia, antracite e zeólitos correspondendo aos perigos com metais (Fe e Mn), outros compostos químicos perigosos, partículas, turvação, matéria orgânica e alumínio. O segundo ponto foi identificado na etapa de filtração com filtros de carvão ativado granular relativo ao aparecimento de sabor e cianotoxinas. O terceiro ponto de controlo crítico foi encontrado na etapa de desinfeção referente aos microrganismos patogénicos. Os pontos de monitorização foram localizados ao longo do sistema em situações onde não se dispõem de nenhuma medida de controlo para eliminar o perigo e antes e após os pontos de controlo crítico. O plano de monitorização foi desenvolvido para estes pontos, embora os limites e procedimentos definidos devam ser alvo de revisão após a conclusão da obra de expansão do sistema. A validação da revisão do plano foi iniciada, mas cingiu-se apenas na avaliação preliminar de riscos, prévia ao início de operação da ETA do Carvoeiro. Para além da revisão deste plano, foram realizadas outras tarefas, nomeadamente uma análise à qualidade da água fornecida e distribuída pelo sistema, a elaboração do plano PCQA para o ano de 2016, a configuração da plataforma de gestão operacional NAVIATM e a revisão do Manual de Gestão da Águas do Vouga relativo ao processo de qualidade na captação, tratamento e distribuição e ao processo de qualidade na gestão do PSA.

Otimização e validação de metodologia analítica empregando SPE e LC-ESI-MS/MS para determinação de multiclasses de agrotóxicos e metabólitos em água de superfície e de abastecimento público

A aplicação de agrotóxicos nas práticas agrícolas aumentou muito nos últimos anos. Isto vem ocorrendo devido ao crescimento populacional, demandando maior produção de alimentos. O uso de agrotóxicos e seus resíduos tornaram-se um problema devido a possível contaminação das águas de superfície e subterrânea, podendo impactar o meio ambiente e causar danos à saúde pública. Na cidade de Rio Grande, RS, Brasil, o suprimento de água potável é realizado pela CORSAN (Companhia Riograndense de Saneamento), que capta a água do Canal São Gonçalo, o qual estabelece uma ligação entre as duas lagoas: Lagoa dos Patos e Lagoa Mirim. Em suas margens há também a captação de água para irrigação das culturas agrícolas. Esta interação entre o uso da água das lagoas e a agricultura, pode resultar na contaminação das águas que são captadas para abastecimento dos municípios situados na região. Uma metodologia analítica empregando Extração em Fase Sólida (SPE) e Cromatografia Líquida acoplada a uma fonte de ionização por Electrospray tandem Espectrometria de Massas (LCESI-MS/MS) foi desenvolvida e validada para a determinação de dezoito agrotóxicos multiclasses (herbicidas, inseticidas e fungicidas) e dois metabólitos em amostras de água superficial e de abastecimento público. Esta metodologia foi aplicada para monitoramento durante dez meses na água superficial do Canal São Gonçalo e na água de consumo da cidade de Rio Grande, após o tratamento pela CORSAN. Os agrotóxicos selecionados foram: clomazona, bispiribaque-sódio, diurom, atrazina, simazina, imazetapir, imazapique, metsulfuron-metílico, quincloraque, penoxsulam, 2,4-D, pirazosulfuron-etílico, bentazona, propanil, irgarol, tebuconazol, fipronil e carbofurano. Os metabólitos foram: 3,4-DCA e 3-hidroxicarbofurano. Os limites de detecção do método variaram entre 0,4 – 40,0 ng L -1 , enquanto para os limites de quantificação a variação foi de 4,0 – 100,0 ng L -1 . Todos os compostos apresentaram excelente linearidade, com coeficiente de determinação maior do que 0,99. As recuperações empregando SPE com cartuchos contendo 500 mg de C18ec, variaram entre 70 a 120%, para 95% dos compostos, apresentando %RSD 20%. Através do monitoramento de múltiplas reações (MRM), duas transições diferentes (íon precursor – íon produto) foram selecionadas para cada composto, uma para quantificação e outra para confirmação, o que aumentou a seletividade do método. Para as amostras analisadas, foram detectados agrotóxicos nível de ng L -1 . O método desenvolvido é sensível, rápido e apresenta elevada seletividade, permitindo a identificação e a quantificação dos agrotóxicos em águas superficiais e de abastecimento público, atendendo os níveis requeridos pelos órgãos reguladores como da União Européia (98/83/EC) e do Brasil segundo a Portaria Nº. 518 (25/03/2004).

Ruptura celular, extração e encapsulamento de Astaxantina de Haematococcus pluvialis (Volvocales, Chlorophyta)

O interesse na produção de astaxantina de fontes naturais vem aumentando significativamente, devido principalmente à sua capacidade como potente agente antioxidante. Na obtenção da astaxantina por via biotecnológica, a microalga Haematococcus pluvialis é um dos micro-organismos industrialmente mais interessantes. Entretanto, como a maioria dos carotenoides, a astaxantina é uma molécula altamente insaturada que pode ser facilmente degradada por processos térmicos. Em função desta instabilidade, uma possibilidade que se abre, a fim de proteger sua atividade biológica de fatores ambientais e reforçar a sua estabilidade física, é o encapsulamento. Neste sentido, este trabalho vem contribuir em inovações relacionadas ao desenvolvimento de tecnologia para ruptura celular, extração e nanoencapsulamento de astaxantina produzida por via biotecnológica, mais especificamente de astaxantina obtida através do cultivo de H. pluvialis. Neste estudo, os cultivos foram realizados em meio BBM e acetato de sódio e conduzidos a temperatura constante de 25±1 ºC em fotobiorreatores de 1 L com aeração por borbulhamento de ar de 300 mL.min-1 , agitação manual diária e sob iluminância constante de 444 µmol fótons.m-2 s -1 durante 15 dias, sendo inoculados com suspensão de microalgas previamente preparada, na proporção de 10%, e pH ajustado em 7,0. A biomassa foi recuperada dos cultivos por centrifugação e seca a 35 °C por 48 h. Em seguida, foram empregadas diferentes técnicas de ruptura celular (química, mecânica e enzimática). Após a ruptura, foi realizada a extração dos carotenoides e a quantificação dos carotenoides totais (µg.g-1 ) e da extratibilidade (%). Entre os solventes testados no método de ruptura química, o diclorometano foi o selecionado para a extração dos pigmentos carotenoides. Dentre as técnicas mecânicas de ruptura celular, a maceração da biomassa congelada com terra diatomácea resultou na maior extratibilidade e carotenoides totais (66,01% e 972,35 μg.g-1 ). A melhor condição de lise da parede celular de H. pluvialis, utilizando o preparado enzimático Glucanex® , ocorreu em pH do meio reacional de 4,5 a 55 ºC, com atividade inicial de β-1,3-glucanase de 0,6 U.mL-1 e um tempo de reação de 30 min, alcançando-se 17,73% de atividade lítica relativa. Nestas condições, com a reação enzimática assistida por ultrassom sem congelamento prévio da biomassa, atingiu-se 83,90% e 1235,89 µg.g -1 , respectivamente, para extratibilidade e carotenoides totais. Dentre as técnicas combinadas testadas, a maceração com terra diatomácea associada à lise enzimática apresentou valores de extratibilidade e carotenoides totais de, respectivamente, 93,83% e 1382,12 µg.g-1 . No encapsulamento do extrato contendo astaxantina obtido por lise enzimática associada por ultrassom, envolvendo a coprecipitação com PHBV (poli(3-hidroxibutirato-cohidroxivalerato)) em fluidos supercríticos, o aumento da pressão tendeu a reduzir o diâmetro da partícula formada, enquanto que o aumento da relação biomassa contendo astaxantina:diclorometano usada na etapa de extração incrementou o percentual de encapsulamento e a eficiência de encapsulamento para ambas pressões testadas (80 e 100 bar). Os maiores valores de percentual de encapsulamento (17,06%) e eficiência de encapsulamento (51,21%) foram obtidos nas condições de 80 bar e relação biomassa:diclorometano de 10 mg.mL -1 . Nestas condições, o diâmetro médio de partícula foi de 0,228 µm. Com base nos resultados obtidos, técnicas para a obtenção de astaxantina de H. pluvialis e seu encapsulamento foram desenvolvidas com sucesso, podendo ser extendidas a outros produtos intracelulares de microalgas.

Resíduos da indústria agro-alimentar como possíveis fontes de ácido ferúlico

A indústria agro-alimentar produz anualmente uma grande quantidade de subprodutos, ainda tratados como desperdício. A indústria cervejeira, em particular, está associada à produção de vários resíduos, entre os quais o bagaço de malte, também designado bagaço de cerveja ou dreche. Sendo produzida numa razão de 20 kg por cada 100 litros de cerveja, só na Ilha da Madeira a produção de dreche ultrapassa as 2000 toneladas/ano. O presente trabalho foi realizado com o intuito de estudar a utilização da dreche como material de partida para a extracção de ácido ferúlico, um ácido hidroxicinâmico com elevada bioactividade e aplicações. A caracterização físico-química da dreche permitiu determinar um teor de humidade de aproximadamente 70% e um teor de cinzas de cerca de 3,6%. A distribuição granulométrica da dreche seca, revelou que cerca de 70% das partículas que a constituem têm dimensão entre 1 e 0,25 mm. A extracção com acetona produziu um extracto contendo 5 compostos de natureza fenólica, determinados por LC-MS. A hidrólise alcalina – uma das técnicas que permitem a extracção de compostos como o ácido ferúlico a partir de matrizes lenhocelulósicas – foi estudada em amostras de dreche submetidas a tratamento prévio. O pré-tratamento com ácido diluído demonstrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico a partir da dreche. A extracção em autoclave mostrou ser eficiente na extracção do ácido ferúlico [0,28% (m/m)] e uma simplificação do procedimento posterior à reacção de hidrólise alcalina fez aumentar o rendimento de extracção em cerca de 84%, comparativamente ao procedimento habitual. As condições óptimas de hidrólise alcalina em tubos autopressurizados aconteceram a 120 ºC, por 1,5 horas, num rácio de 20 mL/g e NaOH (1,5%). O processo de purificação do ácido ferúlico extraído por adsorção numa resina sintética resultou em percentagens de adsorção de 90,83% e de dessorção em torno dos 68,70%.