Novel poly(3-hydroxybutyrate) nanocomposites containing WS2 inorganic nanotubes with improved thermal, mechanical and tribological properties

Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) nanocomposites containing environmentally-friendly tungsten disulphide inorganic nanotubes (INTeWS2) have been successfully prepared by a simple solution blending method. The dynamic and isothermal crystallization studies by differential scanning calorimetry (DSC) demonstrated that the INTeWS2 exhibits much more prominent nucleation activity on the crystallization of PHB than specific nucleating agents or other nanoscale fillers. Both crystallization rate and crystallinity significantly increase in the nanocomposites compared to neat PHB. These changes occur without modifying the crystalline structure of PHB in the nanocomposites, as shown by wide-angle X-ray diffraction (WAXS) and infrared/Raman spectroscopy. Other parameters such as the Avrami exponent, the equilibrium melting temperature, global rate constant and the fold surface free energy of PHB chains in the nanocomposites were obtained from the calorimetric data in order to determine the influence of the INTeWS2 filler. The addition of INTeWS2 remarkably influences the energetics and kinetics of nucleation and growth of PHB, reducing the fold surface free energy by up to 20%. Furthermore, these nanocomposites also show an improvement in both tribological and mechanical (hardness and modulus) properties with respect to pure PHB evidenced by friction and nanoindentation tests, which is of important potential interest for industrial and medical applications.

Life cycle assessment of concentrated solar power (CSP) and the influence of hybridising with natural gas

Purpose Concentrating Solar Power (CSP) plants based on parabolic troughs utilize auxiliary fuels (usually natural gas) to facilitate start-up operations, avoid freezing of HTF and increase power output. This practice has a significant effect on the environmental performance of the technology. The aim of this paper is to quantify the sustainability of CSP and to analyse how this is affected by hybridisation with different natural gas (NG) inputs. Methods A complete Life Cycle (LC) inventory was gathered for a commercial wet-cooled 50 MWe CSP plant based on parabolic troughs. A sensitivity analysis was conducted to evaluate the environmental performance of the plant operating with different NG inputs (between 0 and 35% of gross electricity generation). ReCiPe Europe (H) was used as LCA methodology. CML 2 baseline 2000 World and ReCiPe Europe E were used for comparative purposes. Cumulative Energy Demands (CED) and Energy Payback Times (EPT) were also determined for each scenario. Results and discussion Operation of CSP using solar energy only produced the following environmental profile: climate change 26.6 kg CO2 eq/KWh, human toxicity 13.1 kg 1,4-DB eq/KWh, marine ecotoxicity 276 g 1,4-DB eq/KWh, natural land transformation 0.005 m2/KWh, eutrophication 10.1 g P eq/KWh, acidification 166 g SO2 eq/KWh. Most of these impacts are associated with extraction of raw materials and manufacturing of plant components. The utilization NG transformed the environmental profile of the technology, placing increasing weight on impacts related to its operation and maintenance. Significantly higher impacts were observed on categories like climate change (311 kg CO2 eq/MWh when using 35 % NG), natural land transformation, terrestrial acidification and fossil depletion. Despite its fossil nature, the use of NG had a beneficial effect on other impact categories (human and marine toxicity, freshwater eutrophication and natural land transformation) due to the higher electricity output achieved. The overall environmental performance of CSP significantly deteriorated with the use of NG (single score 3.52 pt in solar only operation compared to 36.1 pt when using 35 % NG). Other sustainability parameters like EPT and CED also increased substantially as a result of higher NG inputs. Quasilinear second-degree polynomial relationships were calculated between various environmental performance parameters and NG contributions. Conclusions Energy input from auxiliary NG determines the environmental profile of the CSP plant. Aggregated analysis shows a deleterious effect on the overall environmental performance of the technology as a result of NG utilization. This is due primarily to higher impacts on environmental categories like climate change, natural land transformation, fossil fuel depletion and terrestrial acidification. NG may be used in a more sustainable and cost-effective manner in combined cycle power plants, which achieve higher energy conversion efficiencies.

Sustainability assessment of energy saving measures: A multi-criteria approach for residential buildings retrofitting—A case study of the Spanish housing stock

The building sector is well known to be one of the key energy consumers worldwide. The renovation of existing buildings provides excellent opportunities for an effective reduction of energy consumption and greenhouse gas emissions but it is essential to identify the optimal strategies. In this paper a multi-criteria methodology is proposed for the comparative analysis of retrofitting solutions. Life Cycle Assessment (LCA) and Life Cycle Cost (LCC) are combined by expressing environmental impacts in monetary values. A Pareto optimization is used to select the preferred strategies. The methodology is exemplified by a case study: the renovation of a representative housing block from the 1960s located in Madrid. Eight scenarios have been proposed, from the Business as Usual scenario (BAU), through Spanish Building Regulation requirements (for new buildings) up to the Passive House standard. Results show how current renovation strategies that are being applied in Madrid are far from being optimal solutions. The required additional investment, which is needed to obtain an overall performance improvement of the envelope compared with the common practice to date, is relatively low (8%) considering the obtained life cycle environmental and financial savings (43% and 45%, respectively).

Use of infrared thermography as a tool to monitor skin temperature along the recovery process of an anterior cruciate ligament surgery

Infrared thermography (IRT) is a safe and non-invasive tool used for examining physiological functions based on skin temperature (Tsk) control. Thermograms from 25 anterior cruciate ligament (ACL) surgically operated patients (2 female, 23 male) were taken with a FLIR infrared camera according to the protocol established by the International Academy of Clinical Thermology (IACT). This work consists of 4 studies. Studies 1 and 3 were related to establish the probable thermal difference among different moments of an ACL rupture after surgery: before starting the rehabilitation (P0), at the end of rehabilitation (P1) and 18 months from the end of rehabilitation (P2). For this purpose, on the other hand, studies 2 and 4 were related to establish the skin thermal difference (Tsk) between the injured and the non-injured leg in P0, P1 and P2. Results of the first study showed significant temperature increases in the posterior thigh area between P0 and P1 probably due to a compensatory mechanism. According to this, we can conclude that temperature of the posterior area of the injured and noninjured leg has increased from the first to the last day of the rehabilitation process. In the second study we found significant temperature differences between the injured and non-injured leg in both stages of rehabilitation (p<.01). On the one hand, the temperature of the injured leg is higher in the anterior view and the temperature of the non-injured leg is higher in the posterior view. By the time the patients had recovered from the reconstruction, thermal imbalances should have not been shown between symmetrical parts, but differences seemed to be still latent.. Study 3 shows that temperatures seem to be higher after a year and a half (P2) than in P1. Study 4 shows how thermal values 18 months later seemed to be normalized between both legs. No significant differences were found between the injured leg and the noninjured leg after one year and a half of the rehabilitation process. Considering results from Study 3 and 4 we can conclude that patients seemed to have recovered from a thermal point of view. The temperature in P2 was higher but symmetrical. RESUMEN La termografía infrarroja (IRT) es una herramienta segura y no invasiva utilizada para examinar funciones fisiológicas que se basan en el control de temperatura de la piel (Tsk). Termogramas de 25 pacientes intervenidos quirúrgicamente del ligamento cruzado anterior (LCA) (2 mujeres, 23 hombres) fueron tomadas con una cámara de infrarrojos FLIR de acuerdo con el protocolo establecido por la Academia Internacional de Termología Clínica (IACT). Este trabajo consiste en 4 estudios. Los estudios 1 y 3 describen la diferencia térmica entre los diferentes momentos tras la operación del ligamento cruzado anterior: antes de comenzar la rehabilitación (P0), al final de la rehabilitación (P1) y 18 meses tras finalizar la rehabilitación (P2). Por otra parte, los estudios 2 y 4 describen la diferencia de temperatura de la piel (Tsk) entre la pierna lesionada y la pierna no lesionada en P0, P1 y P2. Los resultados del primer estudio mostraron aumentos significativos de temperatura en la zona posterior de los muslos entre P0 y P1, probablemente debido a un mecanismo de compensación. De acuerdo con esto, se puede concluir que la temperatura de la zona posterior de la pierna lesionada y no lesionada se ha incrementado desde el primero hasta el último día del proceso de rehabilitación. En el segundo estudio se encontraron diferencias significativas de temperatura entre la pierna lesionada y no lesionada en ambas etapas de la rehabilitación (p<.01). Por un lado, la temperatura de la pierna lesionada es mayor en la vista anterior. Por otro lado, la temperatura de la pierna no lesionada es mayor en la vista posterior. Una vez que los pacientes se han recuperado de todo el proceso, no deberían existir desequilibrios térmicos entre partes simétricas del cuerpo, pero las diferencias todavía estaban latentes. El tercer estudio muestra que la temperatura es más alta en P2 que en P1. El cuarto estudio muestra cómo los valores térmicos entre ambas piernas en P2 se han normalizado entre ambas piernas. No se encontraron diferencias significativas entre la pierna lesionada y la pierna no lesionada después de 18 meses tras el proceso de rehabilitación. Considerando los resultados del studio 3 y 4, podemos concluir que se ha llegado a la recuperación total desde un punto de vista térmico. La temperatura es más elevada en P2 pero simétrica.

Antibiotic treatment for intermittent bladder catheterisation with once daily prophylaxis (the AnTIC study) : Study protocol for a randomised controlled trial

Funder statement This article/paper/report presents independent research funded by the National Institute for Health Research (NIHR). The views expressed are those of the author(s) and not necessarily those of the NHS, the NIHR or the UK Government’s Department of Health. Acknowledgements We would like to acknowledge Dr Graeme MacLennan, Mr Simon Skene, Mr Julian Shah and Dr Nadine Dougall (past member) for their valuable contribution to the study as DMC members. We would like to thank Professor Chris Butler, Dr Emma Hall, Mr Roland Morley, Mr Dan Wood, Ms Jane Laws and Ms Sarah Bittlestone for their oversight of the AnTIC study as members of the TSC, and we would like to thank Ms Heather Armstrong for her contributions as a patient group representative. We thank all Principal Investigators and site staff for their commitment in recruitment for the AnTIC study. Finally, we would like to thank Hazel Wilde for secretarial support. The trial is funded by the NIHR Health Technology Assessment Programme (project reference: 11-72-01) and will be published in full in the Health Technology Assessment journal series. The authors also acknowledge the support of the National Institute for Health Research through the Comprehensive Clinical Research Network.

Metabolic pathway engineering in cotton: Biosynthesis of polyhydroxybutyrate in fiber cells

Alcaligenes eutrophus genes encoding the enzymes, β-ketothiolase (phaA), acetoacetyl-CoA reductase (phaB), and polyhydroxyalkanoate synthase (phaC) catalyze the production of aliphatic polyester poly-d-(−)-3-hydroxybutyrate (PHB) from acetyl-CoA. PHB is a thermoplastic polymer that may modify fiber properties when synthesized in cotton. Endogenous β-ketothiolase activity is present in cotton fibers. Hence cotton was transformed with engineered phaB and phaC genes by particle bombardment, and transgenic plants were selected based on marker gene, β-glucuronidase (GUS), expression. Fibers of 10 transgenic plants expressed phaB gene, while eight plants expressed both phaB and phaC genes. Electron microscopy examination of fibers expressing both genes indicated the presence of electron-lucent granules in the cytoplasm. High pressure liquid chromatography, gas chromatography, and mass spectrometry evidence suggested that the new polymer produced in transgenic fibers is PHB. Sixty-six percent of the PHB in fibers is in the molecular mass range of 0.6 × 106 to 1.8 × 106 Da. The presence of PHB granules in transgenic fibers resulted in measurable changes of thermal properties. The fibers exhibited better insulating characteristics. The rate of heat uptake and cooling was slower in transgenic fibers, resulting in higher heat capacity. These data show that metabolic pathway engineering in cotton may enhance fiber properties by incorporating new traits from other genetic sources. This is an important step toward producing new generation fibers for the textile industry.

The nuclear receptor PXR is a lithocholic acid sensor that protects against liver toxicity

The pregnane X receptor (PXR) is the molecular target for catatoxic steroids such as pregnenolone 16α-carbonitrile (PCN), which induce cytochrome P450 3A (CYP3A) expression and protect the body from harmful chemicals. In this study, we demonstrate that PXR is activated by the toxic bile acid lithocholic acid (LCA) and its 3-keto metabolite. Furthermore, we show that PXR regulates the expression of genes involved in the biosynthesis, transport, and metabolism of bile acids including cholesterol 7α-hydroxylase (Cyp7a1) and the Na+-independent organic anion transporter 2 (Oatp2). Finally, we demonstrate that activation of PXR protects against severe liver damage induced by LCA. Based on these data, we propose that PXR serves as a physiological sensor of LCA, and coordinately regulates gene expression to reduce the concentrations of this toxic bile acid. These findings suggest that PXR agonists may prove useful in the treatment of human cholestatic liver disease.

An essential role for nuclear receptors SXR/PXR in detoxification of cholestatic bile acids

Hepatic hydroxylation is an essential step in the metabolism and excretion of bile acids and is necessary to avoid pathologic conditions such as cholestasis and liver damage. In this report, we demonstrate that the human xenobiotic receptor SXR (steroid and xenobiotic receptor) and its rodent homolog PXR (pregnane X receptor) serve as functional bile acid receptors in both cultured cells and animals. In particular, the secondary bile acid derivative lithocholic acid (LCA) is highly hepatotoxic and, as we show here, a metabolic substrate for CYP3A hydroxylation. By using combinations of knockout and transgenic animals, we show that activation of SXR/PXR is necessary and sufficient to both induce CYP3A enzymes and confer resistance to toxicity by LCA, as well as other xenotoxicants such as tribromoethanol and zoxazolamine. Therefore, we establish SXR and PXR as bile acid receptors and a role for the xenobiotic response in the detoxification of bile acids.

Enzyme-catalyzed synthesis of poly[(R)-(-)-3-hydroxybutyrate]: formation of macroscopic granules in vitro.

A combined chemical and enzymatic procedure has been developed to synthesize macroscopic poly[(R)-(-)-3-hydroxybutyrate] (PHB) granules in vitro. The granules form in a matter of minutes when purified polyhydroxyalkanoate (PHA) synthase from Alcaligenes eutrophus is exposed to synthetically prepared (R)-3-hydroxybutyryl coenzyme A, thereby establishing the minimal requirements for PHB granule formation. The artificial granules are spherical with diameters of up to 3 microns and significantly larger than their native counterparts (0.5 micron). The isolated PHB was characterized by 1H and 13C NMR, gel-permeation chromatography, and chemical analysis. The in vitro polymerization system yields PHB with a molecular mass > 10 x 10(6) Da, exceeding by an order of magnitude the mass of PHAs typically extracted from microorganisms. We also demonstrate that the molecular mass of the polymer can be controlled by the initial PHA synthase concentration. Preliminary kinetic analysis of de novo granule formation confirms earlier findings of a lag time for the enzyme but suggests the involvement of an additional granule assembly step. Minimal requirements for substrate recognition were investigated. Since substrate analogs lacking the adenosine 3',5'-bisphosphate moiety of (R)-3-hydroxybutyryl coenzyme A were not accepted by the PHA synthase, we provide evidence that this structural element of the substrate is essential for catalysis.

Avaliação in vivo da efetividade e do pH de géis clareadores no clareamento em consultório em 12 meses de acompanhamento

O objetivo deste estudo in vivo, internacional, randomizado e duplo cedo foi avaliar comparativamente a efetividade e o pH de diferentes géis clareadores na técnica de clareamento em consultório, com e sem o emprego de fonte de luz híbrida em função do grau de alteração de cor, sensibilidade e manutenção do tratamento ao longo de 12 meses de acompanhamento. Foram selecionados 48 voluntários de acordo com os critérios de inclusão e exclusão. Os pacientes foram divididos, de forma randomizada, em 4 grupos de 12 participantes cada, onde: Grupo EXP10 5 aplicações do gel de peróxido de hidrogênio a 10% (Gel Experimental DMC Equipamentos) e ativação de luz híbrida de LED (violeta)/Laser (Experimental DMC Equipamentos) com 7′ e 30″ por aplicação, com tempo total de 37′30; Grupo LP15 5 aplicações do gel de peróxido de hidrogênio 15% (Lase Peroxide Lite DMC Equipamentos) seguindo mesmo protocolo do grupo EXP10; Grupo TB35LH 3 aplicações do gel de peróxido de hidrogênio a 35% (Total Blanc Office - DFL) e ativação de luz híbrida de LED (azul)/Laser (Whitening Lase II DMC Equipamentos) de 7′ e 30″ por aplicação, com tempo total de 22′30″; Grupo TB35 3 aplicações do gel de peróxido de hidrogênio a 35% (Total Blanc Office - DFL) sem ativação com fonte de luz, totalizando 45″. A determinação dos valores de pH foi realizada com o peagômetro digital (Sentron Model 1001, Sentron) nos tempos inicial e após o término do protocolo clareador. A aferição da cor foi feita com espectofotômetro VITA Easyshade antes do clareamento, após 24 horas, 1 semana, 1, 6 e 12 meses. A sensibilidade dentária e grau de satisfação dos pacientes foram avaliados por meio do questionário VAS e IPS antes, imediatamente após o clareamento, 24 horas e uma semana após. Os resultados da alteração do pH receberam tratamento estatístico pela ANOVA e teste de Bonferroni a 0,05%. Os resultados indicaram que o pH aumentou do momento inicial para o final para todos os protocolos. Não houve diferenças significativas entre os protocolos TB35 e TB35LH em nenhum dos momentos, e o pH médio do grupo EXP10 foi maior em comparação aos outros três grupos nos dois momentos avaliados. Os resultados do ΔE receberam tratamento estatístico pela ANOVA e teste de Bonferroni a 0,05%. Os resultados indicaram que não houve diferença significativa entre os grupos LP15, TB35 e TB35LH. O ΔE médio observado após 24 horas foi estatisticamente maior que para os outros tempos (inicial, 1 semana, 1 mês, 6 e 12 meses). Para análise da sensibilidade foi construído um modelo linear misto e atribuídos postos (ranks) aos valores de Δ e teste de Bonferroni a 0,05% para comparações pareadas. Não houve diferença nos valores da sensibilidade imediatamente e 24 horas após o tratamento, com relação ao momento inicial. Houve diferença significativa entre Δ1 e Δ3 indicando que a sensação de dor após uma semana do tratamento foi menor do que as observadas nos instantes imediato e após 24 horas. Para os resultados de satisfação foi construído um modelo linear misto e atribuídos postos (ranks) e o Método de Bonferroni (0,05%) foi utilizado para as comparações pareadas do efeito de tempo. Os resultados indicam queda nos níveis de satisfação entre os períodos imediato e um ano e entre os períodos 24 horas e um ano. Todos os géis clareadores apresentaram mínima variação do pH nos tempos avaliados, entretanto houve um aumento do pH da primeira para a última aplicação em todos os grupos estudados e o grupo EXP10 apresentou os maiores valores de pH seguido do LP15, TB35LH e TB35 apresentaram os valores mais baixos de pH. Os grupos LP15, TB35 e TB35LH apresentaram menor variação da cor ao longo de 12 meses de acompanhamento. O efeito do protocolo clareador não influenciou a sensibilidade dos pacientes e após uma semana a sensibilidade retornaram aos níveis normais. O nível de satisfação dos pacientes foi significativo em relação ao tempo e não aos protocolos clareadores, os pacientes do grupo TB35 mostraram-se mais insatisfeitos ao longo da pesquisa.

Avaliação in vivo e in vitro de diferentes protocolos no tratamento da hipersensibilidade dentinária cervical

Este estudo possui duas partes distintas: 1. in vivo (randomizado e longitudinal) que teve como objetivo avaliar protocolos de tratamento para hipersensibilidade dentinária com laser de baixa potência (com diferentes dosagens), laser de alta potência e agente dessensibilizante, por um período de 12 e 18 meses; e 2. in vitro que teve como objetivo analisar a perda de estrutura de dois dentifrícios distintos (Colgate Total 12 e Colgate Pró Alívio) e analisar a permeabilidade dentinária dos tratamentos da etapa 01, associados aos dentifrícios, após diferentes ciclos de abrasão. Na parte in vivo, as lesões cervicais não cariosas de 32 voluntários, previamente submetidos aos critérios de elegibilidade ou exclusão, foram divididas em nove grupos (n=10): G1: Gluma Desensitizer (Heraeus Kulzer), G2: Laser de baixa potência com baixa dosagem (Photon Lase, DMC) (três pontos de irradiação vestibulares e um ponto apical: 30 mW, 10 J/cm2, 9 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm). Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G3: Laser de baixa potência com alta dosagem (um ponto cervical e um ponto apical: 100 mW, 90 J/cm2, 11 seg por ponto com o comprimento de onda de 810nm. Foram realizadas três sessões com um intervalo de 72 horas), G4: Laser de baixa potência com baixa dosagem + Gluma Desensitizer, G5: Laser de baixa potência com alta dosagem + Gluma Desensitizer, G6: Laser de Nd:YAG (Power LaserTM ST6, Lares Research®), em contato com a superfície dental: 1,0W, 10 Hz e 100 mJ, ? 85 J/cm2, com o comprimento de onda de 1064nm, G7: Laser de Nd:YAG + Gluma Desensitizer, G8: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com baixa dosagem, G9: Laser de Nd:YAG + Laser de baixa potência com alta dosagem. O nível de sensibilidade de cada voluntário foi avaliado através da escala visual analógica de dor (VAS) com auxílio do ar da seringa tríplice e exploração com sonda após 12 e 18 meses do tratamento. Na parte 02, in vitro, foram utilizados terceiros molares humanos não irrompidos e recém-extraídos. Todos foram limpos e tiveram suas raízes separadas das coroas. As raízes foram seccionadas em quadrados de dentina com dimensões de 4x4x2 mm, os quais foram embutidos em resina Epoxi e devidamente polidos até uma curvatura de 0,3 ?m, analisados em perfilometria ótica. Estes foram imersos em solução de EDTA 17% por 2min para abertura dos túbulos e armazenados em uma solução de Soro Fetal Bovino diluído em salina tamponada com fosfato. Os espécimes foram divididos aleatoriamente em 12 grupos (n=10) G1: Sem tratamento de superfície, sem dentifrício; G2: Nd:YAG/sem dentifrício; G3: Gluma/sem dentifrício; G4: Nd:YAG + Gluma/sem dentifrício; G5: Sem tratamento de superfície/Colgate Total 12; G6: Nd:YAG/Colgate Total 12; G7: Gluma/Colgate Total 12; G8: Nd:YAG + Gluma/Colgate Total 12; G9: Sem tratamento de superfície/Colgate Pró Alívio; G10: Nd:YAG/Colgate Pró Alívio; G11: Gluma/Colgate Pró Alívio; G12: Nd:YAG + Gluma/Colgate Pró Alívio. Em seguida, as superfícies receberam a aplicação de fitas adesivas nas duas margens, mantendo uma área central de teste exposta de 4 x 1 mm, onde foram realizados os tratamentos de superfície e os ciclos de abrasão correspondentes a 1, 7, 30 e 90 dias de escovação (52 ciclos, 210 segundos de contato com o slurry; 361 ciclos, 1470 segundos de contato com o slurry; 1545 ciclos, 6300 segundos de contato com o slurry; 4635 ciclos, 18900 segundos de contato com o slurry, respectivamente). A cada etapa de abrasão, foi realizada análise em Perfilometria Ótica. Para as analises de permeabilidade e Microscopia Eletrônica de Varredura, foram utilizadas amostras circulares de 6 mm de diâmetro e 1 mm de espessura de dentina obtidas das coroas dentais. Estas foram divididas aleatoriamente nos mesmos grupos já descritos anteriormente, sendo que 120 espécimes foram utilizados para permeabilidade (n=10) e 36 para MEV (n=3). Ambas as análises foram realizadas após imersão no EDTA; após tratamentos para a sensibilidade; pós 1 dia, 7 dias, 30 dias e 90 dias de escovação. Após análise estatística pode-se concluir que, in vivo, todos os tratamentos foram eficazes para a redução da hipersensibilidade dentinária. Ainda que o nível da sensibilidade dos pacientes aumentou numericamente, estes não são considerados estatisticamente diferentes a partir de 12 meses. Portanto, até a avaliação de 18 meses, podemos concluir que não houve um aumento na sensibilidade dentinária desde a sua diminuição pós-tratamento. In vitro, pode-se concluir que todos os tratamentos foram capazes de diminuir a permeabilidade dentinária. O dentifrício Total 12 apresentou-se como o mais abrasivo em comparação com o dentifrício Pro Alivio, pois este último promoveu uma perda de estrutura menor, porém ambos não apresentaram aumento na permeabilidade nos tempos de escovação. As microscopias eletrônicas de varredura mostram a formação da smear layer, obliterando os túbulos para ambos os dentifricios. Como conclusão, pode-se afirmar que todos os agentes dessensibilizantes foram efetivos, mesmo apresentando estratégias de ação diferentes. Os dentifrícios são igualmente interessantes para o uso caseiro por ocasionarem oclusão tubular e a associação de tratamentos (caseiro e de consultório) parece ser uma alternativa eficaz no tratamento da hipersensibilidade dentinária.

Avaliação do desempenho ambiental de alternativas de reaproveitamento de vinhaça decorrente da produção de etanol.

A obtenção de etanol a partir de rotas alcoolquímicas consagradas gera resíduos com potencial de aproveitamento, tanto em outros setores produtivos como no ciclo produtivo do próprio combustível. Este é o caso de torta de filtro e vinhaça. A vinhaça em particular costuma ser devolvida ao campo com o intuito de ajustar teores nutricionais do solo no cultivo da cana. No entanto, estudos ambientais destacam que esta alternativa traz efeitos negativos sobre os meios receptores (água e solo), condição que abre a perspectiva para exploração de usos alternativos dessas substâncias. Este estudo se propôs a contribuir para o tema ao avaliar de forma sistêmica o desempenho ambiental de duas alternativas de reaproveitamento de vinhaça: (i) reuso no campo em processos de fertirrigação, alternativa consolidada no Brasil, e (ii) reuso da fração líquida da vinhaça em etapas diversas do processo industrial de obtenção de etanol. Em qualquer das situações fez-se uso da técnica de Avaliação de Ciclo de Vida - ACV para proceder tal verificação. A análise ambiental da prática de reuso de vinhaça e torta para fertirrigação foi conduzida a partir da comparação de cenários que consideraram a forma de suprimento de nutrientes para a cana e o método de colheita. A avaliação de impactos ocorreu em dois níveis: quanto ao consumo de recursos, a partir de Primary Energy Demand (PED); e em termos de emissões para o ambiente por meio da elaboração do Perfil Ambiental. Uma Análise de Sensibilidade foi também realizada para verificar o efeito de oscilações dos teores de Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Potássio (K) na composição da vinhaça sobre os resultados obtidos, caso da primeira alternativa. Concluiu-se para esse caso que a substituição parcial de fertilizantes químicos por vinhaça traz aumento da Demanda de Energia Primária global para ambos os métodos de colheita. Em termos de Perfil Ambiental, a comparação entre cenários das mesmas práticas de manejo mostrou que a troca de adubos por vinhaça e torta é positiva para o desempenho ambiental do etanol por reduzir impactos quanto a Mudanças Climáticas (CC), Acidificação Terrestre (TA) e Toxicidade Humana (HT). Por outro lado, o tratamento de vinhaça para reposição de água na etapa industrial resultou em aumento global das contribuições para as categorias acima mencionadas além de incrementos para Eutrofização de água doce (FEut) e Ecotoxicidade de água doce (FEC), a despeito de ser constatada a redução de 45% quanto a Depleção de água (WD). Os aumentos no impacto se deveram principalmente aos efeitos negativos causados durante a produção do CaO usado no processo de tratamento da vinhaça. No entanto, a substituição deste insumo por NaOH só representou melhora em termos de CC. Pode-se concluir que a reutilização de vinhaça e de torta de filtro como complemento nutricional para o cultivo de cana-de-açúcar resultou em uma alternativa mais adequada de reaproveitamento do que o se este fluído fosse reutilizado para suprir parte da demanda hídrica de processo, mesmo quando o consumo de água na etapa industrial tenha inexoravelmente se reduzido a partir da implantação dessa medida.

Avaliação do ciclo de vida de blocos de concreto do mercado brasileiro: alvenaria e pavimentação.

A construção civil é responsável por relevante impacto ao meio ambiente, da extração das materiais-primas até a disposição dos seus resíduos em aterros. A avaliação do ciclo de vida (ACV) é uma ferramenta que possibilita a estimativa dos impactos ambientais potenciais do setor de forma sistemática. A simplificação da ACV, pelo uso de dados secundários e redução do escopo do estudo, facilita sua implementação como ferramenta de promoção da sustentabilidade. O objetivo dessa dissertação é estimar faixas dos cinco principais indicadores do setor de blocos de concreto do mercado brasileiro pela simplificação da ACV: consumo de materiais, energia incorporada, emissão de CO2, água e geração de resíduos. Este estudo foi o piloto do Projeto ACV Modular, iniciativa do Conselho Brasileiro de Construção Sustentável em parceria da Associação Brasileira de Cimento Portland e da Associação Brasileira da Indústria de Blocos de Concreto. O inventário foi desenvolvido com 33 fábricas localizadas em diferentes regiões do Brasil, estas sendo responsáveis por aproximadamente 50% da produção nacional. Os produtos selecionados foram blocos para pavimentação e alvenaria (estruturais e de vedação) considerados mais representativos no mercado. A fronteira do sistema adotada foi do berço ao portão da fábrica. O indicador de consumo de materiais não foi apresentado para garantir a confidencialidade dos dados das empresas, pois o teor de cimento foi dado direto informado no formulário. O indicador de resíduos não pode ser gerado devido a diferentes interpretações adotadas pelos fabricantes ao registrar seus dados. O indicador de água, apesar de incluir todo o consumo informado pela fábrica, apresentou valores muito baixos, alguns próximos a zero. O consumo de cimento, não o teor de clínquer, foi responsável por parcela significativa do CO2 e da energia incorporada do bloco, com participação de 62 a 99% das emissões de CO2. Assim, entre as empresas analisadas, mesmo com igual rota tecnológica, os insumos utilizados, a formulação do concreto, a eficiência de compactação da vibro prensa e o sistema produtivo tiveram maior influência nos indicadores de materiais, energia e CO2.

Some examples of modeling in chemical engineering: thermal treatment of polymers, phase equilibrium calculations and process design

Presentation submitted to PSE Seminar, Chemical Engineering Department, Center for Advanced Process Design-making (CAPD), Carnegie Mellon University, Pittsburgh (USA), October 2012.

Multi-objective optimization of environmentally conscious chemical supply chains under demand uncertainty

In this work, we analyze the effect of demand uncertainty on the multi-objective optimization of chemical supply chains (SC) considering simultaneously their economic and environmental performance. To this end, we present a stochastic multi-scenario mixed-integer linear program (MILP) with the unique feature of incorporating explicitly the demand uncertainty using scenarios with given probability of occurrence. The environmental performance is quantified following life cycle assessment (LCA) principles, which are represented in the model formulation through standard algebraic equations. The capabilities of our approach are illustrated through a case study. We show that the stochastic solution improves the economic performance of the SC in comparison with the deterministic one at any level of the environmental impact.