Aproximación al diseño de sistemas de bio-reactores para la delignificación de materiales lignocelulósicos y para la decontaminación de suelos y efluentes. Approximation to the design of bio-reactors systems for the delignificación of lignocellulosic materials and for the decontamination of soil and effluents

Los materiales lignocelulósicos residuales de las actividades agroindustriales pueden ser aprovechados como fuente de lignina, hemicelulosa y celulosa. El tratamiento químico del material lignocelulósico se debe enfrentar al hecho de que dicho material es bastante recalcitrante a tal ataque, fundamentalmente debido a la presencia del polímero lignina. Esto se puede lograr también utilizando hongos de la podredumbre blanca de la madera. Estos producen enzimas lignolíticas extracelulares fundamentalmente Lacasa, que oxida la lignina a CO2. Tambien oxida un amplio rango de sustratos ( fenoles, polifenoles, anilinas, aril-diaminas, fenoles metoxi-sustituídos, y otros), lo cual es una buena razón de su atracción para aplicaciones biotecnológicas. La enzima tiene potencial aplicación en procesos tales como en la delignificación de materiales lignocelulósicos y en el bioblanqueado de pulpas para papel, en el tratamiento de aguas residuales de plantas industriales, en la modificación de fibras y decoloración en industrias textiles y de colorantes, en el mejoramiento de alimentos para animales, en la detoxificación de polutantes y en bioremediación de suelos contaminados. También se la ha utilizado en Q.Orgánica para la oxidación de grupos funcionales, en la formación de enlaces carbono- nitrógeno y en la síntesis de productos naturales complejos. HIPOTESIS: Los hongos de podredumbre blanca, y en condiciones óptimas de cultivo producen distintos tipos de enzimas oxidasas, siendo las lacasas las más adecuadas para explorarlas como catalizadores en los siguientes procesos:  Delignificación de residuos de la industria forestal con el fin de aprovechar tales desechos en la alimentación animal.  Decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales. Se realizarán los estudios para el diseño de bio-reactores que permitan responder a las dos cuestiones planteadas en la hipótesis. Para el proceso de delignificación de material lignocelulósico se proponen dos estrategias: 1- tratar el material con el micelio del hongo adecuando la provisión de nutrientes para un desarrollo sostenido y favorecer la liberación de la enzima. 2- Utilizar la enzima lacasa parcialmente purificada acoplada a un sistema mediador para oxidar los compuestos polifenólicos. Para el proceso de decontaminación/remediación de suelos y/o efluentes industriales se trabajará también en dos frentes: 3) por un lado, se ha descripto que existe una correlación positiva entre la actividad de algunas enzimas presentes en el suelo y la fertilidad. En este sentido se conoce que un sistema enzimático, tentativamente identificado como una lacasa de origen microbiano es responsable de la transformación de compuestos orgánicos en el suelo. La enzima protege al suelo de la acumulación de compuestos orgánicos peligrosos catalizando reacciones que involucran degradación, polimerización e incorporación a complejos del ácido húmico. Se utilizarán suelos incorporados con distintos polutantes(por ej. policlorofenoles ó cloroanilinas.) 4) Se trabajará con efluentes industriales contaminantes (alpechínes y/o el efluente líquido del proceso de desamargado de las aceitunas). The lignocellulosic raw materials of the agroindustrial activities can be taken advantage as source of lignin, hemicellulose and cellulose. The chemical treatment of this material is not easy because the above mentioned material is recalcitrant enough to such an assault, due to the presence of the lignin. This can be achieved also using the white-rot fungi of the wood. It produces extracellular ligninolitic enzymes, fundamentally Laccase, which oxidizes the lignin to CO2. The enzyme has application in such processes as in the delignification of lignocellulosic materials and in the biobleaching of fibers for paper industry, in the treatment of waste water of industrial plants, in the discoloration in textile industries, in the improvement of food for ruminants, in the detoxification of polutants and in bioremediation of contaminated soils. HYPOTHESIS: The white-rot fungi produce different types of enzymes, being the laccases the most adapted to explore them as catalysts in the following processes:  Delignification of residues of the forest industry in order to take advantage of such waste in the animal feed.  Decontamination of soils and / or waste waters. The studies will be conducted for the design of bio reactors that allow to answer to both questions raised in the hypothesis. For the delignification process of lignocellulosic material they propose two strategies: 1- to treat the material with the fungi 2-to use the partially purified enzyme to oxidize the polyphenolic compounds. For the soil and/or waste water decontamination process, we have: 3- Is know that the enzyme protects to the soil of the accumulation of organic dangerous compounds catalyzing reactions that involve degradation, polymerization and incorporation to complexes of the humic acid. There will be use soils incorporated into different pollutants. 4- We will work with waste waters (alpechins or the green olive debittering effluents.

Synthetic and mechanistic studies of the Thia-Fries Rearrangement

A study has been undertaken of the published literature on the Fries rearrangement, thermal, photo and microwave, since its discovery in 1908. A resume of these publications and especially of those pertaining to the thia-Fries rearrangement of sulfamate esters, has been compiled. Phenyl sulfamate, phenyl N,N-dimethylsulfamate, phenyl N,N-diethylsulfamate and phenyl N,N-di-n-propylsulfamate and many of their substituted compounds have been synthesised and purified, a total of thirty nine esters. The sulfamates have been characterised by mp / bp, infrared, C, H and N microanalysis and mass spectrum. Many of these sulfamates, twenty six in total, have been rearranged to sulfonamides in the thia-Fries rearrangement, and subsequently purified. The products were characterised by mp / bp, infrared, C, H and N microanalysis and mass spectrum. Mechanistic studies of the sulfamates have been investigated, particularly phenyl N,N-dimethylsulfamate. The rearrangement with various catalysts and catalytic ratios, the effect of solvents on the rearrangement and many crossover experiments have been carried out to determine the molecularity i.e. whether it is an inter-, intra- or bimolecular reaction. The microwave induced thia-Fries rearrangement has been examined to determine what effect this irradiation has on the rearrangement. Photo thia-Fries rearrangement has also been investigated.

Preparació de materials híbrids orgànico-inorgànics a partir de sals d'imidazoli

Estudi elaborat a partir d’una estada a l’ Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, França, durant 2006. S’han sintetitzat materials híbrids orgànico-inorgànics mitjançant el procés sol-gel i altres estratègies sintètiques. En alguns casos, s’ha intentat estructurar aquests materials, ja sigui per autoestructuració o per mitjà de tensioactius. Com a catalitzadors de les reaccions d'hidròlisi i policondensació s’han utilitzat àcids, bases i fluorurs. Els materials obtinguts s’han caracteritzat mitjançant diferents tècniques: BET (Brunauer-Emmett-Teller), TEM (microscopia electrònica de transmissió), SEM (microscòpia electrònica de rastreig), raigs X en pols , IR i RMN (ressonància magnètica nuclear) en estat sòlid. Amb aquests materials es pretén preparar catalitzadors heterogenis de Pd per reaccions d’acoblament creuat, i de Ru per reaccions de metàtesi. També s’han sintetitzat sals d'imidazoli amb cadenes hidrocarbonades llargues amb l'objectiu de preparar gels de sílice amb aquestes molècules atrapades dins la matriu inorgànica. Aquests materials s’utilitzaran com a organocatalitzadors i també es prepararan els corresponents catalitzadors de Pd per reaccions de Heck, Suzuki i Sonogashira. Les sals d’imidazoli s’han utilitzat com a tensioactius en la preparació de gels de sílice estructurats. Aquestes molècules han resultat ser cristalls líquids i s’han caracteritzar mitjançant DSC (differential scanning calorimetry), microscopia òptica i raigs X.

Estudi de la reductibilitat de catalitzadors basats en cobalt i el seu comportament en la reacció de desplaçament de gas d'aigua de CO

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la universitat d'Udine, Itàlia, entre setembre i desembre del 2006.S'han caracteritzat mitjançant la reducció a temperatura programada i tests catalítics catalitzadors en pols basats en cobalt i supostats en òxid de zinc i monòlits ceràmics funcionaliltzats també amb cobalt i òxid de zinc. L'addició de promotors (manganès, crom i ferro ) als catalitzadors en pols, preparats per impregnació i precipitació, no afecta significativament ni la temperatura a la qual té lloc la reducció ni al percentatge global de reducció. En els cicles de reducció-oxidació sí que s'observen diferències entre el primer perfil de reducció i els següents, especialment en el cas de la mostra que té ferro com a promotor, on les diferències s'accentuen en cicles successius (fins al quart). S'ha evaluat l'activitat d'aquests catalitzadors en la reacció de desplaçament de gas d'aigua, obtenint uns resultats satisfactoris. Finalment s'han realitzat reduccions a temperatura programada i tests catalítics en la reacció de desplaçament de gas d'aigua amb monòlits funcionalitzats amb cobalt i òxid de zinc (en cap d'ells s'ha introduït promotors). El nivell de conversió assolit és menor que en el cas de catalitzadors en pols, fet que s'associa a la geometria d'aquests sistemes catalítics, però la relació CH4/CO2 és més favorable que en els catalitzadors en pols, el que els converteix en sistemes molt selectius.

Booms, Recessions and Financial Turmoil: A Fresh Look at Investment Decisions under Cyclical Uncertainty

The paper studies the interaction between cyclical uncertainty and investment in a stochastic real option framework where demand shifts stochastically between three different states, each with different rates of drift and volatility. In our setting the shifts are governed by a three-state Markov switching model with constant transition probabilities. The magnitude of the link between cyclical uncertainty and investment is quantified using simulations of the model. The chief implication of the model is that recessions and financial turmoil are important catalysts for waiting. In other words, our model shows that macroeconomic risk acts as an important deterrent to investments.

Disseny i optimització de membranes compòsit amb xarxes metal•loorgàniques per a nanofiltració i separacions de gasos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, entre 2007 i 2009. Aquest projecte descriu la síntesi i aplicació de nous tipus de membranes compòsit basades en xarxes metal•loorgàniques (MOFs). Aquestes es van seleccionar tenint en compte les seves propietats estructurals per tal de discriminar les espècies a separar en funció de la seva mida molecular. Les membranes obtingudes s'han aplicat satisfactòriament tant en separacions líquides, concretament en nanofiltració resistent a dissolvents (SRNF), i en separació de parells de gasos com CO2/CH4, CO2/N2 i H2/CO2. Els resultats obtinguts posen de manifest l'obtenció de membranes sense defectes i amb rendiments prometedors, en la majoria dels casos, amb permeabilitats i selectivitats superiors a membranes purament polimèriques. Tanmateix s'ha desenvolupat un nou equipament d'alt rendiment (HT) per a separacions de gasos que inclou un mòdul que permet realitzar 16 experiments simultàniament. Els resultats obtinguts amb el nou equip són comparables amb els obtinguts amb mòduls convencionals, i alhora presenten una millor reproduïbilitat. Finalment, s'ha establert un nou mètode per a obtenir membranes per a SRNF, que han estat aplicades en processos de separació de catalitzadors homogenis en dissolvents polars apròtics i s'han caracteritzat emprant la tècnica d'espectroscòpia d'annihilació de positrons, que ha permès establir per primer cop una relació entre les propietats estructurals de les membranes a nivell molecular i el seu rendiment en les aplicacions anteriors.

The independent psychological effects of participation in demonstrations

Street demonstrations have received the lion's share of scholarly attention to collective action. This article starts by returning to this research in order to raise some methodological questions about how to collect data on demonstrations and on the validity of the subsequent results. Next, based on my own research on demonstrations, I suggest some questions that deserve to be analyzed. In particular, I argue that we should work more on the psychological effects of participation in demonstrations. One potential line of investigation would be to more systematically explore the socializing effects of political events. Indeed, vivid political events should be important catalysts because they can have significant effects. Events may have an impact at any age but socializing effects will differ based on one's position in the life cycle, from conversion for younger participants to substantiation for older participants. I hypothesize, in line with Mannheim's (1952) "impressionable years" model of socialization research, that people especially recall events as important if they happened in their adolescence or early adulthood.

Nanopartícul·les core-shell estabilitzades en polímer amb propietats calítiques i bactericides medioambientalment segure

Aquest projecte de doctorat és un treball interdisciplinari adreçat a l’obtenció de nous nanocompòsits (NCs) funcionals sintetitzats a partir de materials polimèrics bescanviadors d’ions que són modificats amb nanopartícules metàl•liques (NPMs) de diferent composició. Els materials desenvolupats s’avaluen en funció de dues possibles aplicacions: 1) com a catalitzadors de reaccions orgàniques d’interès actual (NCs basats en pal•ladi) i, 2) la seva dedicació a aplicacions bactericides en el tractament d’aigües domèstiques o industrials (NCs basats en plata). El desenvolupament de nanomaterials és de gran interès a l’actualitat donades les seves especials propietats, l’aprofitament de les quals és la força impulsora per a la fabricació de nous NCs. Les nanopartícules metàl•liques estabilitzades en polímer (Polymer Stabilized Metal Nanoparticles, PSNPM) s’han preparat mitjançant la tècnica in-situ de síntesi intermatricial (Inter-matrix synthesis, IMS) que consisteix en la càrrega seqüencial dels grups funcionals de les matrius polimèriques amb ions metàl•lics, i la seva posterior reducció química dins de la matriu polimèrica de bescanvi iònic. L’estabilització en matrius polimèriques evita l’agregació entre elles (self-aggreagtion), un dels principals problemes coneguts de les NPs. Pel desenvolupament d’aquesta metodologia, s’han emprat diferents tipus de matrius polimèriques de bescanvi iònic: membrana Sulfonated PolyEtherEtherKetone, SPEEK, així com fibres sintètiques basades en polypropilè amb diferents tipus de grups funcionals, que ens permeten el seu ús com a filtres en la desinfecció de solucions aquoses o com a material catalitzador. Durant el projecte s’ha anat avançant en l’optimització del material nanocomposite final per a les aplicacions d’interès, en quant activitat i funcionalitat de les nanopartícules i estabilitat del nanocomposite. Així, s’ha optimitzat la síntesi de NPs estabilitzades en resines de bescanvi iònic, realitzant un screening de diferents tipus de resines i la seva avaluació en aplicacions industrials d’interès.

Organizational resources and intrapreneurial activities: a cross-country study

The importance of entrepreneurship for social and economic growth is generally accepted. In addition, intrapreneurship or corporate entrepreneurship is recognized as one of the key elements for organizational development. In this context, corporate culture and, specifically, entrepreneurial competences are considered to be catalysts for intrapreneurship. The main purpose of this paper is to analyse the influence of resources and capabilities on the probability of becoming an intrapreneur. Using data obtained from the Global Entrepreneurship Monitor (GEM) for 39 countries, and a logistic model, the study shows that entrepreneurial resources and capabilities, such as previous entrepreneurial experience, entrepreneurial competences and the ability to detect business opportunities, influence intrapreneurial behaviour. The contributions of this research are both conceptual (advancing corporate entrepreneurship theory) and practical (relating to the design of policies to foster intrapreneurial activities).

Peroxynitrite induces HMGB1 release by cardiac cells in vitro and HMGB1 upregulation in the infarcted myocardium in vivo.

AIMS: High-mobility group box 1 (HMGB1) is a nuclear protein actively secreted by immune cells and passively released by necrotic cells that initiates pro-inflammatory signalling through binding to the receptor for advance glycation end-products. HMGB1 has been established as a key inflammatory mediator during myocardial infarction, but the proximal mechanisms responsible for myocardial HMGB1 expression and release in this setting remain unclear. Here, we investigated the possible involvement of peroxynitrite, a potent cytotoxic oxidant formed during myocardial infarction, on these processes. METHODS AND RESULTS: The ability of peroxynitrite to induce necrosis and HMGB1 release in vitro was evaluated in H9c2 cardiomyoblasts and in primary murine cardiac cells (myocytes and non-myocytes). In vivo, myocardial HMGB1 expression and nitrotyrosine content (a marker of peroxynitrite generation) were determined following myocardial ischaemia and reperfusion in rats, whereas peroxynitrite formation was inhibited by two different peroxynitrite decomposition catalysts: 5,10,15,20-tetrakis(4-sulphonatophenyl) porphyrinato iron (III) (FeTPPS) or Mn(III)-tetrakis(4-benzoic acid) porphyrin chloride (MnTBAP). In all types of cells studied, peroxynitrite (100 μM) elicited significant necrosis, the loss of intracellular HMGB1, and its passive release into the medium. In vivo, myocardial ischaemia-reperfusion induced significant myocardial necrosis, cardiac nitrotyrosine formation, and marked overexpression of myocardial HMGB1. FeTPPS reduced nitrotyrosine, decreased infarct size, and suppressed HMGB1 overexpression, an effect that was similarly obtained with MnTBAP. CONCLUSION: These findings indicate that peroxynitrite represents a key mediator of HMGB1 overexpression and release by cardiac cells and provide a novel mechanism linking myocardial oxidative/nitrosative stress with post-infarction myocardial inflammation.

Exposure to solute stress affects genome-wide expression but not the polycyclic aromatic hydrocarbon-degrading activity of Sphingomonas sp. strain LH128 in biofilms.

Members of the genus Sphingomonas are important catalysts for removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soil, but their activity can be affected by various stress factors. This study examines the physiological and genome-wide transcription response of the phenanthrene-degrading Sphingomonas sp. strain LH128 in biofilms to solute stress (invoked by 450 mM NaCl solution), either as an acute (4-h) or a chronic (3-day) exposure. The degree of membrane fatty acid saturation was increased as a response to chronic stress. Oxygen consumption in the biofilms and phenanthrene mineralization activities of biofilm cells were, however, not significantly affected after imposing either acute or chronic stress. This finding was in agreement with the transcriptomic data, since genes involved in PAH degradation were not differentially expressed in stressed conditions compared to nonstressed conditions. The transcriptomic data suggest that LH128 adapts to NaCl stress by (i) increasing the expression of genes coping with osmolytic and ionic stress such as biosynthesis of compatible solutes and regulation of ion homeostasis, (ii) increasing the expression of genes involved in general stress response, (iii) changing the expression of general and specific regulatory functions, and (iv) decreasing the expression of protein synthesis such as proteins involved in motility. Differences in gene expression between cells under acute and chronic stress suggest that LH128 goes through changes in genome-wide expression to fully adapt to NaCl stress, without significantly changing phenanthrene degrading activity.

Iowa Power Fund Board Project Report Update, November 12, 2008

ISU’s proposed research will (1) develop methods for designing clean and efficient burners for low‐Btu producer gas and medium‐Btu syngas, (2) develop catalysts and flow reactors to produce ethanol from medium‐Btu synthesis gas, and (3) upgrade the BECON gasifier system to enable medium‐Btu syngas production and greatly enhanced capabilities for detailed gas analysis needed by both (1) and (2). This project addresses core development needs to enable grain ethanol industry reduce its natural gas demand and ultimately transition to cellulosic ethanol production.

Real-time monitoring of the silicidation process of tungsten filaments at high temperature used as catalysers for silane decomposition

The scope of this work is the systematic study of the silicidation process affecting tungsten filaments at high temperature (1900ºC) used for silane decomposition in the hot-wire chemical vapour deposition technique (HWCVD). The correlation between the electrical resistance evolution of the filaments, Rfil(t), and the different stages of the their silicidation process is exposed. Said stages correspond to: the rapid formation of two WSi2 fronts at the cold ends of the filaments and their further propagation towards the middle of the filaments; and, regarding the hot central portion of the filaments: a initial stage of silicon dissolution into the tungsten bulk, with a random duration for as-manufactured filaments, followed by the inhomogeneous nucleation of W5Si3 (which is later replaced by WSi2) and its further growth towards the filaments core. An electrical model is used to obtain real-time information about the current status of the filaments silicidation process by simply monitoring their Rfil(t) evolution during the HWCVD process. It is shown that implementing an annealing pre-treatment to the filaments leads to a clearly repetitive trend in the monitored Rfil(t) signatures. The influence of hydrogen dilution of silane on the filaments silicidation process is also discussed.

Lipase Improvement: Goals and strategies

Lipases have received great attention as industrial biocatalysts in areas like oils and fats processing, detergents, baking, cheese making, surface cleaning, or fine chemistry . They can catalyse reactions of insoluble substrates at the lipid-water interface, preserving their catalytic activity in organic solvents. This makes of lipases powerful tools for catalysing not only hydrolysis, but also various reverse reactions such as esterification, transesterification, aminolysis, or thiotransesterifications in anhydrous organic solvents. Moreover, lipases catalyse reactions with high specificity, regio and enantioselectivity, becoming the most used enzymes in synthetic organic chemistry. Therefore, they display important advantages over classical catalysts, as they can catalyse reactions with reduced side products, lowered waste treatment costs, and under mild temperature and pressure conditions. Accordingly, the use of lipases holds a great promise for green and economical process chemistry.

Parâmetros genéticos de caracteres agronômicos em genótipos de mamoneira

O objetivo deste trabalho foi avaliar os parâmetros genéticos de caracteres agronômicos, em populações fixas e segregantes de mamoneira (Ricinus communis). Os experimentos foram conduzidos entre 2006 e 2009, com populações fixas e segregantes obtidas de cruzamentos entre as cultivares BRS 149 Nordestina, BRS 188 Paraguaçu, EBDA MPA 17, Mirante 10 e Sipeal 28. Os caracteres avaliados foram: estatura de planta (EST), número de dias do plantio ao florescimento (FLO), número de frutos de três racemos (NFR), número de sementes de três racemos (NSR) e peso de sementes de três racemos (PSR). No cruzamento 'BRS 149 Nordestina' x 'Sipeal 28', as variâncias mostraram maior participação dos efeitos de ambiente e os coeficientes de herdabilidade apresentaram valores abaixo de 50%. No cruzamento 'BRS 149 Nordestina' x 'Mirante 10', os valores de herdabilidade variaram de 24,6 (NFR) a 86% (FLO). No cruzamento 'BRS 188 Paraguaçu' x 'EBDA MPA 17', os valores de herdabilidade foram baixos para a todos os caracteres, exceto para o florescimento. Progressos genéticos podem ser alcançados por seleção quanto à precocidade de florescimento na maioria dos cruzamentos analisados. A seleção artificial deve ser aplicada a gerações avançadas, pois o ambiente exerce forte influência nos caracteres fenotípicos. Devem ser adotados métodos de melhoramento mais rigorosos para a condução da população segregante, a fim de se obter maior ganho genético.