Síntesis química, estudios de caracterización y reactividad de un material catalítico a base de ZrO2-H3PW12O40

In this work, the preparation and characterization of materials such as zirconium oxide (ZrO2) and phosphotungstic acid promoted zirconium oxide (ZrO2-H3PW12O40) is presented. Physico-chemical characterization results showed that addition of H3PW12O40 acted as both a textural and chemical promoter of zirconium oxide. The incorporation of phosphotungstic acid into the ZrO2 matrix delayed the sintering of the material and stabilized ZrO2 in the tetragonal phase. ZrO2 acidity was also enhanced, developing strong acid sites on its surface. The Pt/ZrO2-H3PW12O40 catalyst was active for n-pentane isomerization at 250 °C, exhibiting high selectivity to iso-pentane (95%). This result is probably due to its suitable acidity.

Physicochemical properties of lecithin-based nanoemulsions obtained by spontaneous emulsification or high-pressure homogenization

Nanoemulsions composed of a medium-chain triglyceride oil core stabilized by rapeseed or sunflower lecithins were prepared by spontaneous emulsification and high-pressure homogenization. These nanoemulsions are compared with formulations stabilized by egg lecithin. Nanoemulsions obtained by high-pressure homogenization display larger droplet size (230 to 440 nm) compared with those obtained by spontaneous emulsification (190 to 310 nm). The zeta potentials of the emulsions were negative and below -25 mV. Zeta potential inversion occurred between pH 3.0 and 4.0. The results demonstrate the feasibility of preparing lipid emulsions comprising rapeseed or sunflower lecithins by spontaneous emulsification and high-pressure homogenization.

Bionanocompósitos preparados por incorporação de nanocristais de celulose em polímeros biodegradáveis por meio de evaporação de solvente, automontagem ou eletrofiação

This review reports the preparation and characterization of bionanocomposites based on biodegradable polymers reinforced with cellulose nanocrystals (CNC) described in the literature. The outstanding potential of cellulose nanocrystals as reinforcement fillers of biodegradable polymers is presented with an emphasis on the solution casting process, which is an appropriate method to investigate the physico-chemical effects of the incorporation of CNC into the polymeric matrices. Besides solution casting, other small scale methods such as electrospinning and layer-by-layer are also covered.

NANOCRISTAIS DE CELULOSE A PARTIR DE CELULOSE BACTERIANA

Bacterial cellulose produced from Gluconacetobacter xilinus was used to produce cellulose nanocrystals by sulfuric acid hydrolysis. Hydrolysis was performed with 64% sulfuric acid at 50 ºC with the hydrolysis time ranging between 5 and 90 min. The production of nanocrystals was observed to have size distributions that were dependent on hydrolysis times up to 10 min, after which time the suspensions showed distributions closer in size. Results from thermal analysis and X-ray diffraction showed that the amorphous cellulose was removed, leaving only the crystalline portion. Self-supported films were formed from the suspension of nanocrystals and had iridescence characteristics. The films were characterized by microscopy measures and specular reflectance.

Uutto-olosuhteiden vaikutus kasviperäisen indigon saantoon

Indigo on väriaine, jota valmistetaan petrokemianteollisuuden välituotteena syntyvästä aniliinista. Indigolla on kuitenkin pitkä historia. Sitä on valmistettu perinteisesti eri viljelykasveista, joista Euroopassa merkittävin on ollut morsinko. Luonnonmukaisten tuotteiden suosion kasvaessa on ryhdytty selvittämään morsingon viljelyn potentiaalia. Viljelyn kannattavuuden kannalta olennaista on kasvin lehdissä esiintyvien indigon esiasteiden mahdollisimman täydellinen eristäminen. Indigoa tuotetaan uuttamalla indigon esiasteet veteen. Esiasteet hajoavat synnyttäen indoksyyliä, josta hapen vaikutuksella muodostuu indigoa. Syntynyt indigo saostuu ja laskeutuu pohjalle. Samalla kuitenkin tapahtuu epätoivottuja sivureaktioita, jotka vähentävät indigon saantoa. Tutkimuksen tavoitteena oli laboratorio- ja kenttäkokeiden avulla löytää indigon saantoa parantavat uutto-olosuhteet. Kokeiden perusteella havaittiin, että indigon saantoon vaikuttavat positiivisesti pH:n laskeminen, lämpötilan nostaminen, morsingon lehtien pilkkominen ja uuttoliuoksen sekoittaminen. Uuttoliuoksen suolapitoisuuden havaittiin puolestaan vaikuttavan indigon saantoon negatiivisesti. Laboratoriokokeiden perusteella havaittu pH:n laskemisen vaikutus indigon saantoon todistettiin myös kenttäolosuhteissa. Kokeiden havaintojen perusteella esitettiin olosuhteiden indigosaantoa parantavien vaikutusten johtuvan kahdesta tekijästä: indoksyylin stabiloitumisesta happamassa ympäristössä, jolloin sivureaktioiden osuus vähenee, sekä aineensiirron paranemisella sekoituksen, faasien rajapinnan kasvamisen ja etenkin lehtien vahakerroksen rikkoutumisen kuuman veden ja hapon vaikutuksesta.

Lämpötilan vaikutus kalvojen likaantumiseen erityisesti adsorptiolla

Työssä tutkittiin lämpötilan vaikutusta kalvon likaantumiseen mustalipeällä ja puuperäisellä hydrolysaatilla lämpötiloissa 20, 45 ja 70 °C:tta. Työn tavoitteena oli löytää lämpötila, jossa tutkimuksessa käytetyt puuperäiset liuokset likasivat kalvoja mahdollisimman vähän. Tutkimuksessa käytettiin Alfa Lavalin UFX5-ultrasuodatuskalvoa sekä Microdyn-Nadirin ultrasuodatuskalvoa UP010 ja nanosuodatuskalvoa NP010. Ennen puuperäisten liuosten adsorboimista kalvoihin säilöntäaineet poistettiin kalvoista sekä kalvojen toiminta stabiloitiin esikäsittelemällä kalvot. Esikäsittelyssä kalvoja pestiin alkalisella pesuaineella, puristettiin 8 bar:n paineessa sekä huuhdeltiin vedellä ja etikkahapolla. Esikäsitellyt kalvot karakterisoitiin mittaamalla malliaineliuoksen vuo ja malliaineiden retentiot suodattamalla polyetyleeniglykoliliuosta kolmikennosuodattimella paineissa 2, 4 ja 6 bar. Tämän jälkeen kalvot altistettiin lämpötiloissa 20, 45 ja 70 °C:tta mustalipeälle ja hydrolysaatille. Altistuksen jälkeen karakterisointi tehtiin uudelleen, jotta vuoarvoja ja retentioita vertaamalla voitiin arvioida altistuksen aikana tapahtunutta kalvojen likaantumista. Adsorboituneen lian puhdistusta kalvoista tutkittiin pesemällä kalvoja alkalisella pesuliuoksella 20 °C:ssa tehdyn altistuksen jälkeen. Mustalipeälle altistettujen kalvojen likaantuminen oli vähäisintä kokeissa, joissa lämpötila oli 20 °C. Alfa Lavalin UFX5-kalvolla 70 °C:ssa tehdyssä kokeessa kalvon likaantuminen oli myös erittäin vähäistä, sillä permeabiliteetti pieneni mustalipeäaltistuksen seurauksena alle 5 %. Hydrolysaatille altistetut kalvot likaantuivat adsorptiolla vähiten Alfa Laval UFX5-kalvoilla 20 °C:ssa tehdyissä kokeissa ja 45 °C:ssa Microdyn-Nadir NP010-kalvoilla tehdyissä kokeissa. Kokeiden perusteella tutkituista vaihtoehdoista korkein tutkimuksessa käytetty lämpötila 70 °C ja Alfa Lavalin UFX5-kalvo soveltuvatkin parhaiten mustalipeän kalvosuodatukseen adsorptiivisen likaantumisen kannalta.

Bonding of Composite Resin to Alumina and Zirconia Ceramics with Special Emphasis on Surface Conditioning and Use of Coupling Agents

Dental oxide ceramics have been inspired by their biocompability and mechanical properties which have made durable all-ceramic structures possible. Clinical longevity of the prosthetic structures is dependent on effective bonding with luting cements. As the initial shear bond strength values can be comparable with several materials and procedures, long-term durability is affected by ageing. Aims of the current study were: to measure the shear bond strength of resin composite-to-ceramics and to evaluate the longevity of the bond; to analyze factors affecting the bond, with special emphasis on: the form of silicatization of the ceramic surface; form of silanization; type of resin primer and the effect of the type of the resin composite luting cement; the effect of ageing in water was studied regarding its effect to the endurance of the bond. Ceramic substrates were alumina and yttrium stabilized zirconia. Ceramic conditioning methods included tribochemical silicatization and use of two silane couplings agents. A commercial silane primer was used as a control silane. Various combinations of conditioning methods, primers and resin cements were tested. Bond strengths were measured by shear bond strength method. The longevity of the bond was generally studied by thermocycling the materials in water. Additionally, in one of the studies thermal cycling was compared with long-term water storaging. Results were analysed statistically with ANOVA and Weibull analysis. Tribochemical treatment utilizing air pressure of 150 kPa resulted shear bond strengths of 11.2 MPa to 18.4 MPa and air pressure of 450 kPa 18.2 MPa to 30.5 MPa, respectively. Thermocycling of 8000 cycles or four years water storaging both decreased shear bond strength values to a range of 3.8 MPa to 7.2 MPa whereas initial situation varied from 16.8. Mpa to 23.0 MPa. The silane used in studies had no statistical significance. The use of primers without 10-MDP resulted spontaneous debonding during thermocycling or shear bond strengths below 5 MPa. As conclusion, the results showed superior long-term bonding with primers containing 10-MDP. Silicatization with silanizing showed improved initial shear bond strength values which considerably decreased with ageing in water. Thermal cycling and water storing for up to four years played the major role in reduction of bond strength, which could be due to thermal fatigue of the bonding interface and hydrolytic degradation of the silane coupled interface.

Industrial solid waste (whitewash mud) use in forest road pavements

The objective of the present study was to evaluate the effects of industrial solid waste (whitewash mud) on geotechnical properties considering the following engineering parameters: California Bearing Ratio (CBR), Atterberg limits and Permeability test. Seven soil samples derived from Alagoinhas, Bahia - Brazil, were classified by the Transportation Research Board (TRB) system. Two were selected as having a great geotecnical potential classified as A-3 (0) and A-2-4 (0), whitewash mud contents 10%, 15%, 20% and 25% dry weight and medium compaction effort were studied in the laboratory testing program. The results indicated the soil denominated good gravel as being the most promising one, when stabilized with whitewash mud, reaching the best results with the dosage of 20 and 25% of whitewash mud.

Accelerated ageing like a vigour test to diasporas of Myracrodruon urundeuva Fr. Allem

This work established the adequate temperature and the period of exposition for the accelerated ageing test with diasporas of Myracrodruon urundeuva from an area of the Cerrado in the state of Mato Grosso, Brazil. Before and after the ageing, at the temperatures of 40ºC, 41ºC, 42ºC and 45ºC combined with periods of 12, 18, 24, 30 and 36 hours, the water content and germination were evaluated. For each treatment, 12g of diasporas in mini chambers with 40 mL of distilled water were submitted to the accelerated ageing test. A total of 100 diasporas, divided into four replications, in plastic boxes, on two sheets of blotting paper, in germinator at 25ºC and 8 hours of photoperiod were germinated. In all treatments the content of water of the aged diasporas was superior to 20% and this value stabilized itself between 25% and 28%, from the 18 hours of exposition. Independently of the tested periods, the ageing at the temperatures of 40ºC, 41ºC and 42ºC did not affect the germination. After the ageing at 45ºC, the germination did not differ among the periods of 12, 18 and 24 hours of exposition, but in all these periods it was inferior to the control and superior to the periods of 30 and 36 hours. In these last two periods, fungi were observed. The accelerated ageing of diasporas of Myracrodruon urundeuva should be conducted at the temperature of 45ºC, during the exposition periods of 12 to 24 hours.

Cassava starch extraction effluent treatment in a one phase tubular horizontal pilot reactor with support medium

The cassava starch industries generate a large volume of wastewater effluent that, stabilized in ponds, wastes its biogas energy and pollutes the atmosphere. To contribute with the reversion of this reality, this manipueira treatment research was developed in one phase anaerobic horizontal pilot reactor with support medium in bamboo pieces. The reactor was excavated into the ground and sealed with geomembrane in HDPE, having a volume equal to 33.6 m³ and continuous feeding by gravity. The stability indicators were pH, volatile acidity/total alkalinity ratio and biogas production. The statistical analyses were performed by a completely randomized design, with answers submitted to multivariate analysis. The organical loads in COD were 0.556; 0.670; 0.678 and 0.770 g L-1 and in volatile solids (VS) of 0.659; 0.608; 0.570 and 0.761 g L-1 for the hydraulic retention times (HRT) of 13.0; 11.5; 10.0 and 7.0 days, respectively. The reductions in COD were 88; 80; 88 and 67% and for VS of 76; 77; 65 and 61%. The biogas productions relatively to the consumed COD were 0.368; 0.795; 0.891 and 0.907 Lg-1, for the consumed VS of 0.524; 0.930; 1.757 and 0.952 Lg-1 and volumetric of 0.131; 0.330; 0.430 and 0.374 L L-1 d-1. The reactor remained stable and the bamboo pieces, in visual examination at the end of the experiment, showed to be in good physical conditions.

Simulation and optimization tools in paper machine concept design

The last decade has shown that the global paper industry needs new processes and products in order to reassert its position in the industry. As the paper markets in Western Europe and North America have stabilized, the competition has tightened. Along with the development of more cost-effective processes and products, new process design methods are also required to break the old molds and create new ideas. This thesis discusses the development of a process design methodology based on simulation and optimization methods. A bi-level optimization problem and a solution procedure for it are formulated and illustrated. Computational models and simulation are used to illustrate the phenomena inside a real process and mathematical optimization is exploited to find out the best process structures and control principles for the process. Dynamic process models are used inside the bi-level optimization problem, which is assumed to be dynamic and multiobjective due to the nature of papermaking processes. The numerical experiments show that the bi-level optimization approach is useful for different kinds of problems related to process design and optimization. Here, the design methodology is applied to a constrained process area of a papermaking line. However, the same methodology is applicable to all types of industrial processes, e.g., the design of biorefiners, because the methodology is totally generalized and can be easily modified.

Adsorption of hydrogen sulfide by modified cellulose nano/microcrystals

Hydrogen sulfide is toxic and hazardous pollutant. It has been under great interest for past few years because of all the time tighten environmental regulations and increased interest of mining. Hydrogen sulfide gas originates from mining and wastewater treatment systems have caused death in two cases. It also causes acid rains and corrosion for wastewater pipelines. The aim of this master thesis was to study if chemically modified cellulose nanocrystals could be used as adsorbents to purify hydrogen sulfide out from water and what are the adsorption capacities of these adsorbents. The effects of pH and backgrounds on adsorption capacities of different adsorbents are tested. In theoretical section hydrogen sulfide, its properties and different purification methods are presented. Also analytical detection methods for hydrogen sulfide are presented. Cellulose nano/microcrystals, properties, application and different modification methods are discussed and finally theory of adsorption and modeling of adsorption is shortly discussed. In experimental section different cellulose nanocrystals based adsorbents are prepared and tested at different hydrogen sulfide concentrations and in different conditions. Result of experimental section was that the highest adsorption capacity at one component adsorption had wet MFC/CaCO3. At different pH the adsorption capacities of adsorbents changed quite dramatically. Also change of hydrogen sulfide solution background did have effect on adsorption capacities. Although, when tested adsorbents’ adsorption capacities are compared to those find in literatures, it seems that more development of MFC based adsorbents is needed.

Tehokalastuksen vaikutukset Lappajärvessä : Kalastus elinkeinoksi Lappajärvellä -hankkeen vuosien 2001-2006 seurannan loppuraportti

Lappajärven, Etelä-Pohjanmaan suurimman järven, ekologinen tila on heikentynyt ja se luokitellaan nykyisin tyydyttäväksi. Rehevöityminen, 1990-luvun muikkukato ja yhteiskunnan rakennemuutos ovat vähentäneet kalastajien ja kalansaaliin määrää. Ammattikalastuksen edellytysten parantamiseksi toteutettiin vuosina 2001–2004 ”Kalastus elinkeinoksi Lappajärvellä” – hanke. Hankkeen vaikutuksia kalastoon ja järven ekosysteemiin seurattiin vuosina 2001–2006. Kokonaissaalis vuosina 2001–2004 oli 1655 tonnia (n. 29 kg/ha/vuosi). Vaikka saalistavoitetta (2100 tn) ei täysin saavutettu, oli hankkeella runsaasti myönteisiä, joskin osin vähäisiä tai epävarmoja vaikutuksia järven tilaan ja kalastoon. Kalastajien yksikkösaaliit etenkin kuhan ja isokokoisen ahvenen osalta nousivat hankkeen alussa. Loppuvuosina yksikkösaaliiden kehitys oli osittain ristiriitaista. Ulapan taloudellisesti vähempiarvoinen kalasto, varsinkin kuorekanta harveni selvästi. Muikku puolestaan lisääntyi ja pysyi runsaana. Kuhan ja isokokoisen ahvenen lisääntymistä selittivät pääosin lämpimät kesät ja kuhan onnistuneet istutukset. Petokalat, etenkin kuha, voivat osaltaan säädellä Lappajärven ulapan planktonsyöjäkalojen kantoja ja toisaalta estää särjen siirtymistä ulapalle. Tehokalastuksen loputtua alkoi näkyä merkkejä kalakantojen palautumisesta takaisin kohti lähtötilannetta. Rantavyöhykkeellä hankkeen vaikutukset jäivät selvästi vähäisemmiksi kuin ulapalla. Eläinplankton lisääntyi hieman ylemmissä vesikerroksissa, mutta tilanne alkoi palautua ennalleen hankkeen jälkeen. Sinileväkukinnot vaikuttivat vähentyneen hankkeen aikana, tosin kukintojen voimakas vaihtelu vaikeutti arviointia. Tehokalastus ja vesiensuojelun tehostuminen vähensivät fosforipitoisuuksia, tosin myös vähäsateiset vuodet vaikuttivat vähenemiseen. Pitoisuuksien lasku jatkui hankkeen jälkeen. Hanketta edeltänyt klorofyllipitoisuuksien kasvusuuntaus pysähtyi ja pitoisuustaso vakiintui. Tehokalastus pienensi klorofylli/fosfori-suhdetta ja vähensi sisäistä kuormitusta, mutta vaikutus alkoi heiketä hankkeen loputtua. Typpipitoisuuksiin, veden väriin tai näkösyvyyteen kalastus ei vaikuttanut. Tehokalastuksella voidaan parantaa Lappajärven tilaa, mutta kalastuksen on oltava jatkuvaa. Saalistavoitteeksi voisi riittää n. 20-30 kg/ha vuodessa, mutta samalla on jatkettava ulkoisen kuormituksen vähentämistä. Kalastuksen tulisi kohdistua arvokalojen lisäksi myös vähempiarvoisiin kalalajeihin ja samalla on tuettava petokalakantojen vahvistumista.

Venäjän imperiumin paluu

Venäläiset ovat eurooppalainen sivistyskansa, joka on vaikuttanut merkittävällä tavalla maailman kohtaloihin. Kommunismin kukistuttua ja Neuvostoliiton hajottua venäläiset joutuivat hämmennyksen tilaan. Kansakunnan uusi nousu alkoi maantieteellisestä, sivistykselliseltä ja historialliselta pohjalta. Länsimaille oli yllätys, ettei Venäjä seurannut läntisiä demokraattisia esikuvia, vaan lähti luomaan uutta yhteiskuntaa omaa tietään kulkien. Valtion johtoon astuivat turvallisuusmiehet, jotka määrittelivät Venäjän kehitysstrategiat ja poliittiset tavoitteet. Heidän mukaansa Venäjän federaatio on imperiumi, eikä se alistu muiden johdettavaksi. Venäjä ei hyväksy Yhdysvaltojen johtamaa yksinapaista maailmaa. Venäjän pyrkimyksenä on kohota yhdeksi tärkeäksi maailmanpolitiikan keskukseksi ja haastaa muiden vaikuttajien kuten EU:n, Kiinan, Japanin ja Intian kanssa Yhdysvaltojen johtoasema. Tavoitteeseen pääseminen edellyttää yhteiskunnan voimavarojen keskittämistä. Vuodesta 1996 lähtien poliittinen valta on keskitetty tiukasti presidentille ja hänen johtamalleen hallintokoneistolle. Vladimir Putinin johdolla yhteiskunta vakautettiin autoritaariseen tyyliin. Vuosina 2008–2012 muodollisena, joskin vaaleilla valittuna, presidenttinä oli Putinin luottomies Dmitri Medvedev. Tuolloin todellisena Venäjän johtajana toimi pääministeri Putin. Medvedevin nelivuotiskauden päätyttyä Putin jatkaa valtion johdossa presidenttinä. Taloudelliset edellytykset harjoitetulle politiikalle ovat Venäjällä itsellään. Maa on maailman ainoa suurvalta, joka on riippumaton ulkomaisista energia- ja raaka-ainelähteistä, ja vuodesta 2002 vuoden 2008 lopulle jatkunut energian ja raaka-aineiden hintojen nousu on tukenut Venäjän talouskehitystä. Lisääntyneillä tuloilla on voitu monipuolisesti kehittää yhteiskuntaa, ja väestön enemmistö on tyytyväinen harjoitettuun politiikkaan. Venäjä selvisi nopeasti vuonna 2009 maailmaa kuristaneesta taloudellisesta kriisistä ja pääsi jälleen kasvu-uralla. Suurena ongelmana on vientiteollisuuden yksipuolinen painottuminen energia- ja raaka-ainesektoreille, jolloin talous on hyvin riippuvainen maailmantalouden kehityksestä. Suurten valtion omistamien yhtiöiden hallitsema elinkeinoelämä ei myöskään ole omiaan edistämään yrittäjyyttä, joka on kaiken innovatiivisuuden perusedellytys. Valtiojohtoinen autoritaarisuus ei ole tyydyttänyt kaikkia, mutta vanhaan venäläiseen tyyliin protestit on tukahdutettu, ja ulkomaisille arvostelijoille venäläiset ovat kertoneet kehittävänsä venäläistä, ”ohjattua” demokratiaa. Imperiumille erittäin tärkeän instrumentin muodostavat vahvat asevoimat, ja valtiojohtoinen autoritaarinen talouselämä antaa mahdollisuudet niiden kehittämiselle. Asevoimien kehityksen esteenä ei ole niinkään talous, vaan teknologinen ja innovatiivinen jälkeenjääneisyys. Vuonna 2003 käynnistetty asevoimien reformi on lähtenyt liikkeelle ja sen tuloksia oli havaittavissa elokuussa 2008 käydyssä Venäjän ja Georgian välisessä sodassa, joka päättyi Venäjän aseille voitokkaasti. Tuolloin kuitenkin todettiin asevoimien tekninen ja taktinen jälkeenjääneisyys, mikä johti asevoimien ja niitä tukevan teollisuuden uudistamiseen tähtäävien uudelleenjärjestelyiden kiirehtimiseen ja kehittämiseen.

Effects of fasting and refeeding on the metabolic functions of the turtle Kinosternon scorpioides (Linnaeus, 1766) raised in captivity

The metabolic responses of adult and young freshwater Kinosternon scorpioides turtles raised in captivity were evaluated. Two experiments were performed: a) blood metabolite changes caused by food deprivation, and b) liver and muscle glycogen and total lipid differences after fasting and refeeding. Blood glucose concentration of young animals was susceptible to food deprivation. In both groups this metabolite decreased after 30 days of fasting. Feeding for 15 days did not recover blood glucose. Total seric proteins were not affected by food deprivation. Fasting decreased blood urea nitrogen and the highest difference was found around 30 days. Uric acid increased in young animals after 60 days of fasting. Triacylglicerol decreased after 15 days of fasting and refeeding for 15 days recovered the pre-fasting levels. Free fatty acid plasma tended to increase around 15 days of fasting. Liver glycogen decreased at day 15 of fasting, being stable thereafter while muscle glycogen decreased at a slower rate. Total liver lipid stabilized after 30 days and then decreased 70% after 60 days of fasting. Muscle lipids remained stable throughout fasting. It could be concluded that fasting of Kinosternon scorpioides led to metabolic adaptations similar to the one reported from reptiles and fish.