Nutrient accumulation and biomass production of alfafa after soil amendment with silicates

Studies on the use of silicate correctives in agriculture show that they have great potential to improve soil chemical characteristics, however, little information is available on the reactivity rates of their particle-size fractions. This study investigated whether the reactivity rates obtained experimentally could be considered in the calculation of ECC (effective calcium carbonate) for soil liming, promoting adequate development of alfalfa plants. Six treatments were evaluated in the experiment, consisting of two slag types applied in two rates. The experimental ECC was used to calculate one of the rates and the ECC determined in the laboratory was used to calculate the other. Rates of limestone and wollastonite were based on the ECC determined in laboratory. The rates of each soil acidity corretive were calculated to increase the base saturation to 80%. The treatments were applied to a Rhodic Hapludox and an Alfisol Ferrudalfs. The methods for ECC determination established for lime can be applied to steel slag. The application of slag corrected soil acidity with consequent accumulation of Ca, P, and Si in alfalfa, favoring DM production.

Composition and antioxidant activity of thymus vulgaris volatiles: comparison between supercritical fluid extraction and hydrodistillation

Supercritical fluid extraction (SEE) of the volatile oil from Thymus vulgaris L. aerial flowering parts was performed under different conditions of pressure, temperature, mean particle size and CO2 flow rate and the correspondent yield and composition were compared with those of the essential oil isolated by hydrodistillation (HD). Both the oils were analyzed by GC and GC-MS and 52 components were identified. The main volatile components obtained were p-cymene (10.0-42.6% for SFE and 28.9-34.8% for HD), gamma-terpinene (0.8-6.9% for SFE and 5.1-7.0% for HD), linalool (2.3-5.3% for SFE and 2.8-3.1% for HD), thymol (19.5-40.8% for SFE and 35.4-41.6% for HD), and carvacrol (1.4-3.1% for SFE and 2.6-3.1% for HD). The main difference was found to be the relative percentage of thymoquinone (not found in the essential oil) and carvacryl methyl ether (1.0-1.2% for HD versus t-0.4 for SFE) which can explain the higher antioxidant activity, assessed by Rancimat test, of the SFE volatiles when compared with HD. Thymoquinone is considered a strong antioxidant compound.

Mathematical modelling of supercritical CO2 extraction of volatile oils from aromatic plants

The modelling of the experimental data of the extraction of the volatile oil from six aromatic plants (coriander, fennel, savoury, winter savoury, cotton lavender and thyme) was performed using five mathematical models, based on differential mass balances. In all cases the extraction was internal diffusion controlled and the internal mass transfer coefficienty (k(s)) have been found to change with pressure, temperature and particle size. For fennel, savoury and cotton lavender, the external mass transfer and the equilibrium phase also influenced the second extraction period, since k(s) changed with the tested flow rates. In general, the axial dispersion coefficient could be neglected for the conditions studied, since Peclet numbers were high. On the other hand, the solute-matrix interaction had to be considered in order to ensure a satisfactory description of the experimental data.

Cr2O3 thin films grown at room temperature by low pressure laser chemical vapour deposition

Chromia (Cr2O3) has been extensively explored for the purpose of developing widespread industrial applications, owing to the convergence of a variety of mechanical, physical and chemical properties in one single oxide material. Various methods have been used for large area synthesis of Cr2O3 films. However, for selective area growth and growth on thermally sensitive materials, laser-assisted chemical vapour deposition (LCVD) can be applied advantageously. Here we report on the growth of single layers of pure Cr2O3 onto sapphire substrates at room temperature by low pressure photolytic LCVD, using UV laser radiation and Cr(CO)(6) as chromium precursor. The feasibility of the LCVD technique to access selective area deposition of chromia thin films is demonstrated. Best results were obtained for a laser fluence of 120 mJ cm(-2) and a partial pressure ratio of O-2 to Cr(CO)(6) of 1.0. Samples grown with these experimental parameters are polycrystalline and their microstructure is characterised by a high density of particles whose size follows a lognormal distribution. Deposition rates of 0.1 nm s(-1) and mean particle sizes of 1.85 mu m were measured for these films. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Supercritical carbon dioxide extraction of bioactive compounds from microalgae and volatile oils from aromatic plants

A discussion of the most interesting results obtained in our laboratories, during the supercritical CO(2) extraction of bioactive compounds from microalgae and volatile oils from aromatic plants, was carried out. Concerning the microalgae, the studies on Botryococcus braunii and Chlorella vulgaris were selected. Hydrocarbons from the first microalgae, which are mainly linear alkadienes (C(23)-C(31)) with an odd number of carbon atoms, were selectively extracted at 313 K increasing the pressure up to 30.0 MPa. These hydrocarbons are easily extracted at this pressure, since they are located outside the cellular walls. The extraction of carotenoids, mainly canthaxanthin and astaxanthin, from C. vulgaris is more difficult. The extraction yield of these components at 313 K and 35.0 MPa increased with the degree of crushing of the microalga, since they are not extracellular. On the other hand, for the extraction of volatile oils from aromatic plants, studies on Mentha pulegium and Satureja montana L were chosen. For the first aromatic plant, the composition of the volatile and essential oils was similar, the main components being the pulegone and menthone. However, this volatile oil contained small amounts of waxes, which content decreased with decreasing particle size of the plant matrix. For S. montana L it was also observed that both oils have a similar composition, the main components being carvacrol and thymol. The main difference is the relative amount of thymoquinone, which content can be 15 times higher in volatile oil. This oxygenated monoterpene has important biological activities. Moreover, experimental studies on anticholinesterase activity of supercritical extracts of S. montana were also carried out. The supercritical nonvolatile fraction, which presented the highest content of the protocatechuic, vanilic, chlorogenic and (+)-catechin acids, is the most promising inhibitor of the enzyme butyrylcholinesterase. In contrast, the Soxhlet acetone extract did not affect the activity of this enzyme at the concentrations tested. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Exposure to dust in poultry: the importance of task differences for detailed exposure assessment

Dust is a complex mixture of particles of organic and inorganic origin and different gases absorbed in aerosol droplets. In a poultry unit include dried faecal matter and urine, skin flakes, ammonia, carbon dioxide, pollens, feed and litter particles, feathers, grain mites, fungi spores, bacteria, viruses and their constituents. Dust particles vary in size and differentiation between particle size fractions is important in health studies in order to quantify penetration within the respiratory system. A descriptive study was developed in order to assess exposure to particles in a poultry unit during different operations, namely routine examination and floor turn over. Direct-reading equipment was used (Lighthouse, model 3016 IAQ). Particle measurement was performed in 5 different sizes (PM0.5; PM1.0; PM2.5; PM5.0; PM10). The chemical composition of poultry litter was also determined by neutron activation analysis. Normally, the litter of poultry pavilions is turned over weekly and it was during this operation that the higher exposure of particles was observed. In all the tasks considered PM5.0 and PM10.0 were the sizes with higher concentrations values. PM10 is what turns out to have higher values and PM0.5 the lowest values. The chemical element with the highest concentration was Mg (5.7E6 mg.kg-1), followed by K (1.5E4 mg.kg-1), Ca (4.8E3 mg.kg-1), Na (1.7E3 mg.kg-1), Fe (2.1E2 mg.kg-1) and Zn (4.2E1 mg.kg-1). This high presence of particles in the respirable range (<5–7μm) means that poultry dust particles can penetrate into the gas exchange region of the lung. Larger particles (PM10) present a range of concentrations from 5.3E5 and 3.0E6 mg/m3.

Processamento de imagem para determinação de distribuições granulométricas de gotas numa suspensão

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Occupational exposure to particulate matter and respiratory symptoms in Portuguese swine barn workers

Certain environmental conditions in animal and plant production have been associated with increased frequency in respiratory illnesses, including asthma, chronic bronchitis, and hypersensitivity pneumonitis, in farmers occupationally exposed in swine production. The aim of this study was to characterize particulate matter (PM) contamination in seven Portuguese swine farms and determine the existence of clinical symptoms associated with asthma and other allergy diseases, utilizing the European Community Respiratory Health Survey questionnaire. Environmental assessments were performed with portable direct-reading equipment, and PM contamination including five different sizes (PM0.5, PM1.0, PM2.5, PM5.0, PM10) was determined. The distribution of particle size showed the same trend in all swine farms, with high concentrations of particles with PM5 and PM10. Results from the questionnaire indicated a trend such that subjects with diagnosis of asthma were exposed to higher concentrations of PM with larger size (PM2.5, PM5, and PM10) while subjects with sneezing, runny nose, or stuffy nose without a cold or flu were exposed to higher concentrations of PM with smaller size (PM0.5 and PM1). Data indicate that inhalation of PM in swine farm workers is associated with increased frequency of respiratory illnesses.

Avaliação do desempenho de adsorventes obtidos a partir de resíduos da indústria de curtumes na adsorção de poluentes

Na procura por uma solução de valorização dos resíduos gerados pela indústria de curtumes, o presente trabalho tem como principais objectivos a preparação de adsorventes a partir de resíduos desta actividade e a avaliação do seu desempenho na adsorção de poluentes. Para atingir este objectivo, inicialmente procedeu-se à carbonização das aparas de couro wet-white à temperatura de 800 ºC. Seguidamente, os carbonizados foram activados por activação química, tendo sido o hidróxido de potássio o agente activante escolhido. As razões mássicas hidróxido de potássio:precursor usadas na impregnação, foram iguais a 0,5:1 e 1:1. Para a razão 0,5:1, as temperaturas de activação escolhidas foram 700 e 800 ºC. Para a razão de impregnação 1:1, as temperaturas de activação usadas foram 700, 800 e 900 ºC. Para uma avaliação preliminar da capacidade de adsorção dos carvões activados produzidos, efectuou-se a determinação do número de azul de metileno. Este teste provou serem as amostras activadas a 900 ºC as que apresentaram melhores resultados (número de azul de metileno: 24g/100g) e as amostras activadas a 700 ºC, as que apresentaram menor capacidade de adsorção (1g/100g, para a razão de 0,5:1 e 7g/100g, para a razão de 1:1). Verificou-se também que amostras preparadas com iguais condições de activação (temperatura de activação e razão de impregnação), mas produzidas a partir de carbonizado de diferentes granulometrias, apresentaram diferentes desempenhos na adsorção de azul de metileno. As propriedades texturais dos carvões activados produzidos foram obtidas pela determinação das isotérmicas de adsorção de azoto a 77 K. Para tal, selecionaram-se quatro amostras: dois carvões activados a 800 ºC, com uma razão de impregnação de 1:1 e dois carvões activados a 900 ºC, com a mesma razão de impregnação, obtidos a partir de carbonizados com diferentes granulometrias. As isotérmicas obtidas são características de materiais essencialmente microporosos, com mesoporos e macroporos. Verificou-se também que a granulometria do precursor carbonizado influencia as propriedades texturais dos carvões activados produzidos. Para as temperaturas de activação usadas, 800 e 900 ºC, os carvões activados preparados a partir de carbonizado de menor granulometria apresentam melhores propriedades texturais. O carvão activado que apresentou maior área superficial específica foi obtido a 900 ºC, a partir de carbonizado finamente moído (SBET = 1475 m2/g). Determinadas as propriedades texturais dos carvões activados produzidos, realizaram-se ensaios de adsorção do corante CORIACIDE DARK BROWN VR, usado na indústria de curtumes com um carvão activado produzido no âmbito deste trabalho e com um carvão activado comercial NORIT ROW 0,8. A amostra de carvão activado produzida a partir de resíduos de wet-white escolhida para estes ensaios foi o carvão activado a 800 ºC, à razão de 1:1, a partir de carbonizado finamente moído (ww_800_1:1_carb.moído). Verificou-se que as quantidades adsorvidas pela amostra ww_800_1:1_carb.moído variaram entre os valores 7,47 e 32,07 mgcorante/gcarvão activado. Quanto ao carvão activado comercial, as quantidades adsorvidas situaram-se entre 8,95 e 69,13 mgcorante/gcarvão activado. Assim, conclui-se que o carvão activado comercial apresentou melhor desempenho na adsorção do corante da indústria de curtumes. Os carvões activados obtidos revelaram-se materiais essencialmente microporosos, com capacidade de adsorção de poluentes, como por exemplo corantes, no entanto o seu desempenho seria mais eficaz na adsorção de pequenas moléculas devido ao elevado volume de microporos que apresentaram.

A influência das condições de cura nas propriedades das argamassas de cal para revestimentos antigos

Dissertação elaborada no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Edificações no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

Material compósito - propriedades do aglomerado de gesso e partículas fragmentadas de bambu (phyllostachys edulis)

Neste trabalho estudou-se um compósito de gesso FGD reforçado com fibras vegetais. As fibras utilizadas neste estudo são provenientes de bambu da espécie Phyllostachys edulis e foram trituradas até se obter uma granulometria apropriada à composição de uma pasta de gesso que permitisse a execução de placas de gesso laminado. As placas produzidas foram ensaiadas à flexão e posteriormente submetidas à análise de humidade para aferir a percentagem de água de cristalização nas amostras. Foram ainda produzidos provetes cúbicos com 7cm de aresta para permitira a execução de ensaio à compressão. Foram produzidos dois tipos de pastas, uma sem a adição de partículas de bambu (controlo) e outra com adição de 15% de partículas de bambu.

A industria da cortiça e o seu potencial de inovação

Este trabalho teve como objectivo a avaliação da actual situação da indústria corticeira, o levantamento de eventuais possibilidades de inovação e o estudo de um caso promissor. Como caso promissor, decidiu-se estudar o efeito da pirólise nos resíduos de cortiça. A análise da situação actual da indústria corticeira aponta para a procura de novos produtos no sentido de alargar o mercado e promover um melhor escoamento deste recurso natural. Apesar de todos os esforços efectuados até ao momento, verifica-se que a indústria vinícola continua a ser o principal mercado da cortiça. O avanço da tecnologia tem permitido o desenvolvimento de novos produtos, alguns ainda em fase de desenvolvimento, e aponta para um potencial de inovação a vários níveis: ao nível do processo de transformação, no sentido da sua optimização; ao nível do desenvolvimento de novos produtos dado o potencial já demonstrado pela cortiça em desenvolvimentos recentes; ao nível da valorização de resíduos como, por exemplo, a consolidação de processo de recuperação de taninos da água de cozedura, a obtenção de suberina e poliois do pó e aparas de cortiça e a pirólise das aparas e pó de cortiça. Como estudo de caso, efectuou-se o estudo do efeito da pirólise em resíduos de cortiça natural, para se poder conhecer as características dos produtos obtidos bem como as condições óptimas de operação. Neste fase inicial e optou-se por se analisar as propriedades parte sólida de modo a saber as alterações sofridas durante a pirólise e estas podem apresentar uma mais-valia para o mercado corticeiro. Para efectuar o respectivo trabalho, recorreu-se a um forno pirolítico horizontal tipo Splitz e utilizou-se cortiça natural com granulometria entre 2,88 e 4,00mm. A pirólise foi realizada entre a gama de temperaturas de 400 e 900ºC e para duas rampas de aquecimento de 5ºC/min e 10ºC/min. O estudo experimental revela que na gama de temperaturas entre os 600 e 800ºC é onde a carbonização do resíduo está completa, sendo para essa mesma gama de temperaturas que se verifica, no resíduo carbonoso, um maior teor de carbono. Relativamente às rampas de aquecimento estas não apresentam efeitos significativos nas massas e teores de carbono no resíduo carbonoso final. Verificouse também, que o teor de hidrogénio diminui com o aumento da temperatura. Conclui-se que a pirólise consegue degradar os resíduos de cortiça levando à libertação de compostos que poderão ser uma mais-valia.

Qualidade do chocolate: estudo de alguns parâmetros

O chocolate é considerado uma emulsão complexa e um alimento de luxo, que durante o seu consumo provoca estímulos que activam os centros de prazer do cérebro Humano. Tendo em conta a importância deste alimento torna-se necessário estudar e avaliar a melhor forma de melhorar a qualidade do chocolate. Este trabalho teve como objectivo verificar e analisar a qualidade do processo de fabrico da massa de chocolate, no que respeita (i) a rastreabilidade das matérias-primas e do produto acabado e, por outro lado, (ii) determinar e estudar o efeito de alguns parâmetros do processo nas características da massa, através das variáveis viscosidade, tensão de corte, tensão de corte crítica (“yield value”) e granulometria. Estas variáveis foram medidas em massas de chocolate de leite com o nome de formulação CAI e provenientes das duas unidades fabris da empresa (UF1 e UF2). Os parâmetros estudados na UF1 foram a influência das conchas e dos ingredientes. Na UF2 estudou-se a influência dos inutilizados de fabrico e a influência dos inutilizados de fabrico juntamente com o efeito de um ingrediente que foi o açúcar. Os resultados da viscosidade, tensão de corte e tensão de corte crítica (“yield value”) foram analisados estatisticamente por análise de variância (ANOVA), recorrendo aos testes de Komolgorov-Smirnov, Shapiro-Wilk e de Levene para verificar as condições de aplicabilidade desta análise. Os resultados da granulometria como não aderiram a uma distribuição normal foram analisados pelo método não paramétrico de Kruskal-Wallis. Estas análises foram executadas no programa “Statistical Package for the Social Sciences” (SPSS). Pelos resultados obtidos, conclui-se que, para a UF1, a concha afecta a tensão de corte, viscosidade e a tensão de corte crítica do chocolate produzido, na medida em que existem diferenças entre as conchas estudadas. Para esta unidade conclui-se que os ingredientes também influenciam a granulometria da massa. No caso da UF2, conclui-se que a tensão de corte é afectada apenas pelo lote de açúcar, a viscosidade é afectada tanto pelo lote de açúcar como pela presença de inutilizados de fabrico e a tensão de corte crítica não é afectada por nenhum destes efeitos. A granulometria, nesta unidade é afectada pelos lotes de açúcar estudados.

Sustainable waste recycling solution for the glass fibre reinforced polymer composite materials industry

In this paper the adequacy and the benefit of incorporating glass fibre reinforced polymer (GFRP) waste materials into polyester based mortars, as sand aggregates and filler replacements, are assessed. Different weight contents of mechanically recycled GFRP wastes with two particle size grades are included in the formulation of new materials. In all formulations, a polyester resin matrix was modified with a silane coupling agent in order to improve binder-aggregates interfaces. The added value of the recycling solution was assessed by means of both flexural and compressive strengths of GFRP admixed mortars with regard to those of the unmodified polymer mortars. Planning of experiments and data treatment were performed by means of full factorial design and through appropriate statistical tools based on analyses of variance (ANOVA). Results show that the partial replacement of sand aggregates by either type of GFRP recyclates improves the mechanical performance of resultant polymer mortars. In the case of trial formulations modified with the coarser waste mix, the best results are achieved with 8% waste weight content, while for fine waste based polymer mortars, 4% in weight of waste content leads to the higher increases on mechanical strengths. This study clearly identifies a promising waste management solution for GFRP waste materials by developing a cost-effective end-use application for the recyclates, thus contributing to a more sustainable fibre-reinforced polymer composites industry.

Unstabilized rammed Earth: characterization of material collected from old constructions in South Portugal and comparison to normative requirements

Unstabilized rammed earth is a recyclable, economical, and eco-friendly building material, used in the past and still applied today. Traditionally, its use was based on a long empirical knowledge of the local materials. Because this knowledge was mostly lost or is no longer sufficient, in many countries normative documents have been produced to allow the assessment of rammed earth soils. With the aim of contributing for a refining of these normative requirements, this article presents a research work that included: (i) collection of Unstabilized rammed earth samples from six constructions in Portugal; (ii) a literature survey of normative and complementary documents to identify the most mentioned key-properties, the test procedures and the corresponding threshold limits; and (iii) a discussion of the test procedures and of the thresholds limits in the light of the experimental results. The analyzed properties are the particle size distribution, maximum particle size, plasticity, compaction, linear shrinkage, organic content, and salt content. The work highlights the advantages of taking into account the characteristics of existing constructions as a basis for the establishment and further refining of consistent threshold values. In particular, it shows that it is essential to adjust the requirements to the specificities of local materials.