NOx and CO emissions and soot presence in partially premixed acoustically excited flames

The pulsating combustion process has attracted interest in current research because its application in energy generation can offer several advantages, such as fuel economy, reduced pollutants formation, increased rate of convective heat transfer and reduced investment, when compared with other new techniques of combustion. An experimental study has been conducted with the objective of investigating the effects of combustion driven acoustic oscillations in the emission rates of combustion gases, especially carbon monoxide and nitrogen oxides, and soot presence in partial premixed flames in confined partially premixed liquefied petroleum gas flames. The results basically showed that a more uniform fuel/air mixture due to the presence of an acoustic field increases the NOx emissions in operations close to stoichiometric equivalence ratios and the frequency is the most important parameter. Carbon monoxide and soot reduced significantly.

Lightning activity in Brazilian thunderstorms during TROCCINOX: implications for NOx production

During the TROCCINOX field experiment in January and February 2005, the contribution of lightning-induced nitrogen oxides (LNOx) from tropical and subtropical thunderstorms in Southern Brazil was investigated. Airborne trace gas measurements (NO, NOy, CO and O-3) were performed up to 12.5 km with the German research aircraft Falcon. During anvil penetrations in selected tropical and subtropical thunderstorms of 4 and 18 February, NOx mixing ratios were on average enhanced by 0.7-1.2 and 0.2-0.8 nmol mol(-1) totally, respectively. The relative contributions of boundary layer NOx (BL-NOx) and LNOx to anvil-NOx were derived from the NOx-CO correlations. on average similar to 80-90% of the anvil-NOx was attributed to LNOx. A Lightning Location Network (LINET) was set up to monitor the local distribution of cloud-to-ground (CG) and intra-cloud (IC) radiation sources (here called 'strokes') and compared with lightning data from the operational Brazilian network RINDAT (Rede Integrada Nacional de Deteccao de Descargas Atmosfericas). The horizontal LNOx mass flux out of the anvil was determined from the mean LNOx mixing ratio, the horizontal outflow velocity and the size of the vertical cross-section of the anvil, and related to the number of strokes contributing to LNOx. The values of these parameters were derived from the airborne measurements, from lightning and radar observations, and from a trajectory analysis. The amount of LNOx produced per LINET stroke depending on measured peak current was determined. The results were scaled up with the Lightning Imaging Sensor (LIS) flash rate (44 flashes s(-1)) to obtain an estimate of the global LNOx production rate. The final results gave similar to 1 and similar to 2-3 kg(N) per LIS flash based on measurements in three tropical and one subtropical Brazilian thunderstorms, respectively, suggesting that tropical flashes may be less productive than subtropical ones. The equivalent mean annual global LNOx nitrogen mass production rate was estimated to be 1.6 and 3.1 Tg a(-1), respectively. By use of LINET observations in Germany in July 2005, a comparison with the lightning activity in mid-latitude thunderstorms was also performed. In general, the same frequency distribution of stroke peak currents as for tropical thunderstorms over Brazil was found. The different LNOx production rates per stroke in tropical thunderstorms compared with subtropical and mid-latitude thunderstorms seem to be related to the different stroke lengths (inferred from comparison with laboratory data and observed lengths). In comparison, the impact of other lightning parameters as stroke peak current and stroke release height was assessed to be minor. The results from TROCCINOX suggest that the different vertical wind shear may be responsible for the different stroke lengths.

Study of utilization of petrol engine equipped with exhaust gas recirculation (EGR) and catalytic converter to reduce consumption and NOx emission

Study of consumption rate and gaseous pollutant emission from engine tests simulating real work conditions, using spark point manually controlled and exhaust gas recirculation (EGR) in diverse proportion levels. The objective of this work is to re-examine the potential of the EGR conception, a well-known method of combustion control, employed together electronic fuel injection and three-way catalytic converter closed-loop control at a spark ignition engine, verifying the performance characteristics and technical availability of this conception to improve pollution control, fuel economy at low torque drive condition and to improve the engine exhaust components useful life. The pollutant emissions and consumption levels under operational conditions simulations were analysed and compared with the expected by concerning theory and real tests performed by EGR equipped engines by factory. Copyright © 2006 Society of Automotive Engineers, Inc.

Expression profiles of fetal membrane nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidases (NOX) 2 and 3 differentiates spontaneous preterm birth and pPROM pathophysiologies

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Correlation Between Apparent Activation Energy and NOx emission of renewable diesel from sugar cane, biodiesel, fossil diesel and their blends

Biofuels and their blends with fossil fuel are important energy resources, which production and application have been largely increased internationally. This study focus on the development of a correlation between apparent activation energy (Ea) and NOx emission of the thermal decomposition of three pure fuels: farnasane (renewable diesel from sugar cane), biodiesel and fossil diesel and their blends. Apparent Activation energy was determined by using thermogravimetry and Model-Free Kinetics. NOx emission was obtained from the European Stationary Cycle (ESC) with OM 926LA CONAMA P7/Euro 5 engine. Results showed that there is a linear correlation between apparent activation energy and NOx emission with R2 of 0,9667 considering pure fuels and their blends which is given as: NOx = 2,2514Ea - 96,309. The average absolute error of this correlation is 2.96% with respect to the measured NOx value. The main advantage of this correlation is its capability to predict NOx emission when either a new pure fuel or a blend of fuels is proposed to use in enginees.

Aportación a la investigación sobe la reducción de las emisiones de NOx en grupos diesel utilizados para generación de energía eléctrica

Programa de doctorado: Energía y Medio Ambiente

Sviluppi di catalizzatori per l'abbattimento di NOx in presenza di ossigeno

Il traffico veicolare è la principale fonte antropogenica di NOx, idrocarburi (HC) e CO e, dato che la sostituzione dei motori a combustione interna con sistemi alternativi appare ancora lontana nel tempo, lo sviluppo di sistemi in grado di limitare al massimo le emissioni di questi mezzi di trasporto riveste un’importanza fondamentale. Sfortunatamente non esiste un rapporto ottimale aria/combustibile che permetta di avere basse emissioni, mentre la massima potenza ottenibile dal motore corrisponde alle condizioni di elevata formazione di CO e HC. Gli attuali sistemi di abbattimento permettono il controllo delle emissioni da sorgenti mobili tramite una centralina che collega il sistema di iniezione del motore e la concentrazione di ossigeno del sistema catalitico (posto nella marmitta) in modo da controllare il rapporto aria/combustibile (Fig. 1). Le marmitte catalitiche per motori a benzina utilizzano catalizzatori “three way” a base di Pt/Rh supportati su ossidi (allumina, zirconia e ceria), che, dovendo operare con un rapporto quasi stechiometrico combustibile/comburente, comportano una minore efficienza del motore e consumi maggiori del 20-30% rispetto alla combustione in eccesso di ossigeno. Inoltre, questa tecnologia non può essere utilizzata nei motori diesel, che lavorano in eccesso di ossigeno ed utilizzano carburanti con un tenore di zolfo relativamente elevato. In questi ultimi anni è cresciuto l’interesse per il controllo delle emissioni di NOx da fonti veicolari, con particolare attenzione alla riduzione catalitica in presenza di un eccesso di ossigeno, cioè in condizioni di combustione magra. Uno sviluppo recente è rappresentato dai catalizzatori tipo “Toyota” che sono basati sul concetto di accumulo e riduzione (storage/reduction), nei quali l’NO viene ossidato ed accumulato sul catalizzatore come nitrato in condizioni di eccesso di ossigeno. Modificando poi per brevi periodi di tempo le condizioni di alimentazione da ossidanti (aria/combustibile > 14,7 p/p) a riducenti (aria/combustibile < 14,7 p/p) il nitrato immagazzinato viene ridotto a N2 e H2O. Questi catalizzatori sono però molto sensibili alla presenza di zolfo e non possono essere utilizzati con i carburanti diesel attualmente in commercio. Obiettivo di questo lavoro di tesi è stato quello di ottimizzare e migliorare la comprensione del meccanismo di reazione dei catalizzatori “storage-reduction” per l’abbattimento degli NOx nelle emissioni di autoveicoli in presenza di un eccesso di ossigeno. In particolare lo studio è stato focalizzato dapprima sulle proprietà del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, in funzione del tipo di precursore e sulle proprietà e composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (γ-Al2O3 o Mg(Al)O). Lo studio è stato inizialmente focalizzato sulle proprietà dei precursori del Pt, fase attiva nei processi di storage-reduction, sulla composizione della fase di accumulo (Ba, Mg ed una loro miscela equimolare) e del supporto (γ-Al2O3 o Mg(Al)O). E’ stata effettuata una dettagliata caratterizzazione chimico-fisica dei materiali preparati tramite analisi a raggi X (XRD), area superficiale, porosimetria, analisi di dispersione metallica, analisi in riduzione e/o ossidazione in programmata di temperatura (TPR-O), che ha permesso una migliore comprensione delle proprietà dei catalizzatori. Vista la complessità delle miscele gassose reali, sono state utilizzate, nelle prove catalitiche di laboratorio, alcune miscele più semplici, che tuttavia potessero rappresentare in maniera significativa le condizioni reali di esercizio. Il comportamento dei catalizzatori è stato studiato utilizzando differenti miscele sintetiche, con composizioni che permettessero di comprendere meglio il meccanismo. L’intervallo di temperatura in cui si è operato è compreso tra 200-450°C. Al fine di migliorare i catalizzatori, per aumentarne la resistenza alla disattivazione da zolfo, sono state effettuate prove alimentando in continuo SO2 per verificare la resistenza alla disattivazione in funzione della composizione del catalizzatore. I principali risultati conseguiti possono essere così riassunti: A. Caratteristiche Fisiche. Dall’analisi XRD si osserva che l’impregnazione con Pt(NH3)2(NO2)2 o con la sospensione nanoparticellare in DEG, non modifica le proprietà chimico-fisiche del supporto, con l’eccezione del campione con sospensione nanoparticellare impregnata su ossido misto per il quale si è osservata sia la segregazione del Pt, sia la presenza di composti carboniosi sulla superficie. Viceversa l’impregnazione con Ba porta ad una significativa diminuzione dell’area superficiale e della porosità. B. Caratteristiche Chimiche. L’analisi di dispersione metallica, tramite il chemiassorbimento di H2, mostra per i catalizzatori impregnati con Pt nanoparticellare, una bassa dispersione metallica e di conseguenza elevate dimensioni delle particelle di Pt. I campioni impregnati con Pt(NH3)2(NO2)2 presentano una migliore dispersione. Infine dalle analisi TPR-O si è osservato che: Maggiore è la dispersione del metallo nobile maggiore è la sua interazione con il supporto, L’aumento della temperatura di riduzione del PtOx è proporzionale alla quantità dei metalli alcalino terrosi, C. Precursore Metallo Nobile. Nelle prove di attività catalitica, con cicli ossidanti e riducenti continui in presenza ed in assenza di CO2, i catalizzatori con Pt nanoparticellare mostrano una minore attività catalitica, specie in presenza di un competitore come la CO2. Al contrario i catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 presentano un’ottima attività catalitica, stabile nel tempo, e sono meno influenzabili dalla presenza di CO2. D. Resistenza all’avvelenamento da SO2. Il catalizzatore di riferimento, 17Ba1Pt/γAl2O3, mostra un effetto di avvelenamento con formazione di solfati più stabili che sul sistema Ba-Mg; difatti il campione non recupera i valori iniziali di attività se non dopo molti cicli di rigenerazione e temperature superiori ai 300°C. Per questi catalizzatori l’avvelenamento da SO2 sembra essere di tipo reversibile, anche se a temperature e condizioni più favorevoli per il 1.5Mg8.5Ba-1Pt/γAl2O3. E. Capacità di Accumulo e Rigenerabilità. Tramite questo tipo di prova è stato possibile ipotizzare e verificare il meccanismo della riduzione. I catalizzatori ottenuti per impregnazione con la soluzione acquosa di Pt(NH3)2(NO2)2 hanno mostrato un’elevata capacità di accumulo. Questa è maggiore per il campione bimetallico (Ba-Mg) a T < 300°C, mentre per il riferimento è maggiore per T > 300°C. Per ambedue i catalizzatori è evidente la formazione di ammoniaca, che potrebbe essere utilizzata come un indice che la riduzione dei nitrati accumulati è arrivata al termine e che il tempo ottimale per la riduzione è stato raggiunto o superato. Per evitare la formazione di NH3, sul catalizzatore di riferimento, è stata variata la concentrazione del riducente e la temperatura in modo da permettere alle specie adsorbite sulla superficie e nel bulk di poter raggiungere il Pt prima che l’ambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo. La presenza di CO2 riduce fortemente la formazione di NH3; probabilmente perché la CO2, occupando i siti degli elementi alcalino-terrosi lontani dal Pt, impedisce ai nitriti/nitrati o all’H2 attivato di percorrere “elevate” distanze prima di reagire, aumentando così le possibilità di una riduzione più breve e più selettiva. F. Tempo di Riduzione. Si è migliorata la comprensione del ruolo svolto dalla concentrazione dell’agente riducente e dell’effetto della durata della fase riducente. Una durata troppo breve porta, nel lungo periodo, alla saturazione dei siti attivi, un eccesso alla formazione di NH3 Attraverso queste ultime prove è stato possibile formulare un meccanismo di reazione, in particolare della fase riducente. G. Meccanismo di Riduzione. La mobilità dei reagenti, nitriti/nitrati o H2 attivato è un elemento fondamentale nel meccanismo della riduzione. La vicinanza tra i siti di accumulo e quelli redox è determinante per il tipo di prodotti che si possono ottenere. La diminuzione della concentrazione del riducente o l’aumento della temperatura concede maggiore tempo o energia alle specie adsorbite sulla superficie o nel bulk per migrare e reagire prima che l’ambiente diventi troppo riducente e quindi meno selettivo.

The sensitivity of the photostationary state of NOx and its implication for the oxidation capacity in a semi-rural and boreal forest region

Für das Vermögen der Atmosphäre sich selbst zu reinigen spielen Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) eine bedeutende Rolle. Diese Spurengase bestimmen die photochemische Produktion von Ozon (O3) und beeinflussen das Vorkommen von Hydroxyl- (OH) und Nitrat-Radikalen (NO3). Wenn tagsüber ausreichend Solarstrahlung und Ozon vorherrschen, stehen NO und NO2 in einem schnellen photochemischen Gleichgewicht, dem „Photostationären Gleichgewichtszustand“ (engl.: photostationary state). Die Summe von NO und NO2 wird deshalb als NOx zusammengefasst. Vorhergehende Studien zum photostationären Gleichgewichtszustand von NOx umfassen Messungen an unterschiedlichsten Orten, angefangen bei Städten (geprägt von starken Luftverschmutzungen), bis hin zu abgeschiedenen Regionen (geprägt von geringeren Luftverschmutzungen). Während der photochemische Kreislauf von NO und NO2 unter Bedingungen erhöhter NOx-Konzentrationen grundlegend verstanden ist, gibt es in ländlicheren und entlegenen Regionen, welche geprägt sind von niedrigeren NOx-Konzetrationen, signifikante Lücken im Verständnis der zugrundeliegenden Zyklierungsprozesse. Diese Lücken könnten durch messtechnische NO2-Interferenzen bedingt sein - insbesondere bei indirekten Nachweismethoden, welche von Artefakten beeinflusst sein können. Bei sehr niedrigen NOx-Konzentrationen und wenn messtechnische NO2-Interferenzen ausgeschlossen werden können, wird häufig geschlussfolgert, dass diese Verständnislücken mit der Existenz eines „unbekannten Oxidationsmittels“ (engl.: unknown oxidant) verknüpft ist. Im Rahmen dieser Arbeit wird der photostationäre Gleichgewichtszustand von NOx analysiert, mit dem Ziel die potenzielle Existenz bislang unbekannter Prozesse zu untersuchen. Ein Gasanalysator für die direkte Messung von atmosphärischem NO¬2 mittels laserinduzierter Fluoreszenzmesstechnik (engl. LIF – laser induced fluorescence), GANDALF, wurde neu entwickelt und während der Messkampagne PARADE 2011 erstmals für Feldmessungen eingesetzt. Die Messungen im Rahmen von PARADE wurden im Sommer 2011 in einem ländlich geprägten Gebiet in Deutschland durchgeführt. Umfangreiche NO2-Messungen unter Verwendung unterschiedlicher Messtechniken (DOAS, CLD und CRD) ermöglichten einen ausführlichen und erfolgreichen Vergleich von GANDALF mit den übrigen NO2-Messtechniken. Weitere relevante Spurengase und meteorologische Parameter wurden gemessen, um den photostationären Zustand von NOx, basierend auf den NO2-Messungen mit GANDALF in dieser Umgebung zu untersuchen. Während PARADE wurden moderate NOx Mischungsverhältnisse an der Messstelle beobachtet (10^2 - 10^4 pptv). Mischungsverhältnisse biogener flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen (BVOC, engl.: biogenic volatile organic compounds) aus dem umgebenden Wald (hauptsächlich Nadelwald) lagen in der Größenordnung 10^2 pptv vor. Die Charakteristiken des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx bei niedrigen NOx-Mischungsverhältnissen (10 - 10^3 pptv) wurde für eine weitere Messstelle in einem borealen Waldgebiet während der Messkampagne HUMPPA-COPEC 2010 untersucht. HUMPPA–COPEC–2010 wurde im Sommer 2010 in der SMEARII-Station in Hyytiälä, Süd-Finnland, durchgeführt. Die charakteristischen Eigenschaften des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx in den beiden Waldgebieten werden in dieser Arbeit verglichen. Des Weiteren ermöglicht der umfangreiche Datensatz - dieser beinhaltet Messungen von relevanten Spurengasen für die Radikalchemie (OH, HO2), sowie der totalen OH-Reaktivität – das aktuelle Verständnis bezüglich der NOx-Photochemie unter Verwendung von einem Boxmodell, in welches die gemessenen Daten als Randbedingungen eingehen, zu überprüfen und zu verbessern. Während NOx-Konzentrationen in HUMPPA-COPEC 2010 niedriger sind, im Vergleich zu PARADE 2011 und BVOC-Konzentrationen höher, sind die Zyklierungsprozesse von NO und NO2 in beiden Fällen grundlegend verstanden. Die Analyse des photostationären Gleichgewichtszustandes von NOx für die beiden stark unterschiedlichen Messstandorte zeigt auf, dass potenziell unbekannte Prozesse in keinem der beiden Fälle vorhanden sind. Die aktuelle Darstellung der NOx-Chemie wurde für HUMPPA-COPEC 2010 unter Verwendung des chemischen Mechanismus MIM3* simuliert. Die Ergebnisse der Simulation sind konsistent mit den Berechnungen basierend auf dem photostationären Gleichgewichtszustand von NOx.

Mitochondrial dysfunction leads to NOX activation: A novel mechanism to maintain high glycolysis in cancer cells

Increased glycolysis and oxidative stress are common features of cancer cells. These metabolic alterations are associated with mitochondrial dysfunction and can be caused by mitochondrial DNA (mtDNA) mutations, oncogenic signals, loss of tumor suppressor, and tumor tissue hypoxia. It is well established that mitochondria play central roles in energy metabolism, maintenance of redox balance, and regulation of apoptosis. However, the biochemical and molecular mechanisms that maintain high glycolysis in cancer cells (the Warburg effect) with mitochondrial dysfunction and oxidative stress remain to be determined. The major goals of this study were to establish a unique experimental system in which the mitochondrial respiratory function can be regulated as desired, and to use this system to investigate the mechanistic link between mitochondrial dysfunction and the Warburg effect along with oxidative stress in cancer cells. To achieve these goals, I have established a tetracycline-inducible system in which a dominant negative form of mitochondrial DNA polymerase y (POLGdn) expression could be regulated by tetracycline; thus controlling mitochondrial respiratory function. Using this cell system, I demonstrated that POLGdn expression resulted in mitochondrial dysfunction through decreasing mtDNA content, depletion of mtDNA encoded mRNA and protein expression. This process was mediated by TFAM proteasome degradation. Mitochondrial dysfunction mediated by POLGdn expression led to a significant increase in cellular glycolysis and oxidative stress. Surprisingly, mitochondrial dysfunction also resulted in increased NAD(P)H oxidase (NOX) enzyme activity, which was shown to be essential for maintaining high glycolysis. Chemical Inhibition of NOX activity by diphenyliodonium (DPI) preferentially impacted the survival of mitochondrial defective cells. The colon cancer HCT116-/- cells that have lost transcriptional regulation of the mitochondrial assembling enzyme SCO2, leading to compromised mitochondrial respiratory function, were found to have increased NOX activity and were highly sensitive to DPI treatment. Ovarian epithelial cells with Ras transformation also exhibited an increase in NOX gene expression and NOX enzyme activity, rendering the cells sensitive to DPI inhibition especially under hypoxic condition. These data together suggest that NOX plays a novel role in maintaining high glycolysis in cancer cells with mitochondrial defects, and that NOX may be a potential target for cancer therapy. ^

El cuerpo femenino, el sexo y la muerte en las representaciones de la política y la ciudad : Nox de Thomas Hettche, en contraste con tres relatos de la literatura argentina

Fil: Piccioni, María Laura. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación; Argentina.

El cuerpo femenino, el sexo y la muerte en las representaciones de la política y la ciudad : Nox de Thomas Hettche, en contraste con tres relatos de la literatura argentina

Fil: Piccioni, María Laura. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Humanidades y Ciencias de la Educación; Argentina.