Valorização de resíduos de embalagens de plástico de origem agrícola por pirólise

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil de Engenharia de Sistemas Ambientais

Modelação de elementos estruturais reforçados com compósitos de FRP recorrendo ao método dos elementos discretos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Estruturas

Argamassas de terra para rebocos interiores. Ensaios de caracterização e influência da formulação

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

Características físico-químicas, propriedades funcionais e perfil de compostos fenólicos de 17 variedades de maçãs portuguesas

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Qualidade Alimentar

Caracterização de argamassas de cal aérea e terra. A influência do traço e tipo de fibra natural

A crescente consciencialização das sociedades para a reabilitação de edifícios tem aumentado o interesse da comunidade científica por argamassas tradicionais baseadas em materiais mais susten-táveis e compatíveis com suportes antigos. Contrariamente ao cimento, de uso generalizado nas últi-mas décadas, as argamassas com base em cal aérea têm recuperado espaço na construção graças aos seus bons resultados, sobretudo quando aplicadas em edifícios antigos. A introdução de fibras naturais constitui uma tentativa para melhorar certas características das argamassas, aumentando a sua durabilidade, sem perder sustentabilidade. Contudo, a incorporação de terra e fibras naturais em argamassas de cal aérea não é actualmente uma prática generalizada, pelo que o seu estudo é im-prescindível para perceber a sua viabilidade. Neste contexto, esta dissertação avalia a influência da introdução de terra argilosa e de fibras natu-rais em argamassas de cal aérea. As argamassas estudadas são constituídas por cal aérea e areias siliciosas, partindo de traços volumétricos 1:2 e 1:3. Nas argamassas de traço mais forte é feita uma substituição de 25% do ligante (cal aérea) por terra, enquanto nas de traço mais fraco se substitui 10% de areia fina por terra. Realizaram-se ensaios de caracterização nas argamassas em estado fresco e em estado endurecido (28, 90 e 180 dias), sobre provetes condicionados em laboratório (prismáticos e sobre tijolo) e, aos 28 dias, sobre painéis de reboco aplicados num murete de taipa existente na Estação de Exposição Natural de Revestimentos do DEC da FCT-UNL. No estado fresco verificou-se que a introdução de fibras naturais nas argamassas aumenta o seu espalhamento, melhorando a trabalhabilidade. No estado endurecido, constatou-se que a inclusão dessas fibras tornou as argamassas mais porosas e, consequentemente, com melhor comportamento térmico e pior comportamento mecânico, pela redução de resistências. No comportamento face à água, a adição de lã de ovelha destacou-se como uma solução que melhora, consideravelmente, as condições de secagem. A generalidade das argamassas estudadas revela grande aptidão para apli-cação em reboco de edifícios antigos mas o teor de fibras deve ser limitado.

Design and development of a microfluidic platform for use with colorimetric gold nanoprobe assays

Due to the importance and wide applications of the DNA analysis, there is a need to make genetic analysis more available and more affordable. As such, the aim of this PhD thesis is to optimize a colorimetric DNA biosensor based on gold nanoprobes developed in CEMOP by reducing its price and the needed volume of solution without compromising the device sensitivity and reliability, towards the point of care use. Firstly, the price of the biosensor was decreased by replacing the silicon photodetector by a low cost, solution processed TiO2 photodetector. To further reduce the photodetector price, a novel fabrication method was developed: a cost-effective inkjet printing technology that enabled to increase TiO2 surface area. Secondly, the DNA biosensor was optimized by means of microfluidics that offer advantages of miniaturization, much lower sample/reagents consumption, enhanced system performance and functionality by integrating different components. In the developed microfluidic platform, the optical path length was extended by detecting along the channel and the light was transmitted by optical fibres enabling to guide the light very close to the analysed solution. Microfluidic chip of high aspect ratio (~13), smooth and nearly vertical sidewalls was fabricated in PDMS using a SU-8 mould for patterning. The platform coupled to the gold nanoprobe assay enabled detection of Mycobacterium tuberculosis using 3 8l on DNA solution, i.e. 20 times less than in the previous state-of-the-art. Subsequently, the bio-microfluidic platform was optimized in terms of cost, electrical signal processing and sensitivity to colour variation, yielding 160% improvement of colorimetric AuNPs analysis. Planar microlenses were incorporated to converge light into the sample and then to the output fibre core increasing 6 times the signal-to-losses ratio. The optimized platform enabled detection of single nucleotide polymorphism related with obesity risk (FTO) using target DNA concentration below the limit of detection of the conventionally used microplate reader (i.e. 15 ng/μl) with 10 times lower solution volume (3 μl). The combination of the unique optical properties of gold nanoprobes with microfluidic platform resulted in sensitive and accurate sensor for single nucleotide polymorphism detection operating using small volumes of solutions and without the need for substrate functionalization or sophisticated instrumentation. Simultaneously, to enable on chip reagents mixing, a PDMS micromixer was developed and optimized for the highest efficiency, low pressure drop and short mixing length. The optimized device shows 80% of mixing efficiency at Re = 0.1 in 2.5 mm long mixer with the pressure drop of 6 Pa, satisfying requirements for the application in the microfluidic platform for DNA analysis.

Cracking catalítico de resíduos plásticos

No presente trabalho foram realizadas análises à degradação térmica e catalítica do polietileno de alta densidade (PEAD), de resíduos plásticos de cabos eléctricos e do hidrocarboneto n-C50. Analisou-se, ainda, a influência do n-C50 na degradação catalítica dos resíduos de cabos eléctricos, variando as proporções da mistura cabos/C50. Para isso, usaram-se simultaneamente as técnicas de Termogravimetria (TGA) e Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), sob atmosfera inerte. No estudo em causa utilizou-se o zeólito ZSM-5 como catalisador de partida. Posteriormente submeteu-se o zeólito a tratamentos de dessilicação, variando a concentração da solução básica empregue durante o tratamento alcalino. Procedeu-se à caracterização textural dos zeólitos através da adsorção de azoto, e à caracterização da acidez pela técnica de termodessorção a temperatura programada. Averiguou-se o efeito da dessilicação dos zeólitos na pirólise catalítica do PEAD, resíduos de cabos eléctricos e C50. Verificou-se que a dessilicação conduziu a um aumento da mesoporosidade e da área de superfície externa, sem ocorrerem alterações significativas na microporosidade. O tratamento de dessilicação dos zeólitos conduziu a um aumento da sua actividade durante a pirólise catalítica dos resíduos de cabos eléctricos e do n-C50, diminuindo a temperatura de degradação catalítica dos mesmos. Constatou-se que a presença de hidrocarboneto baixou a temperatura de degradação catalítica dos resíduos de cabos eléctricos, melhorando a actividade do zeólito. Analogamente os resíduos de cabos eléctricos também aceleraram a degradação catalítica do n-C50, isto é, o hidrocarboneto, na presença dos resíduos, inicia a sua degradação catalítica a uma temperatura inferior comparativamente a quando se encontra isolado.

Argamassas de reboco com terra. Avaliação da suscetibilidade à contaminação biológica

Em tempos passados, em Portugal, as argamassas de cal aérea, de terra e mistas de cal e terra foram muito utilizadas na construção de edifícios. Foram aplicadas na realização de rebocos, exteriores e interiores, de betonilhas e no assentamento de alvenarias. Com o aparecimento de novos ligantes, como o cimento, a sua utilização reduziu-se drasticamente levando à perda de muitos conhecimentos sobre a sua correta formulação, produção, manuseamento e utilização. Com o aumento das preocupações ecológicas e com a necessidade de reabilitar edifícios antigos têm vindo a ser estudados diversas características destas argamassas de modo a tornar a sua utilização de novo corrente. A presente dissertação tem como objetivo estudar uma característica pouco analisada no que diz respeito a argamassas de cal e de terra: a suscetibilidade à contaminação biológica quando aplicadas em rebocos. Para tal, foram analisadas ainda outras propriedades das argamassas como o pH e a rugosidade. Realizou-se um estudo preliminar sobre argamassas de cal aérea, cal e terra e fibras vegetais. Posteriormente o estudo incidiu sobre uma argamassa pré-doseada de terra e diversas argamassas elaboradas em laboratório com diferentes areias e adições (fibras vegetais e material de mudança de fase), de modo a ser possível determinar a influência de cada constituinte no risco de contaminação por fungos. Os resultados dos ensaios revelam que as argamassas de terra são bastante suscetíveis à contaminação biológica, sendo que o risco é agravado com a introdução de fibras e materiais de mudança de fase. Foi também possível concluir que a presença de cal inibe o desenvolvimento de fungos, apesar da presença de fibras numa argamassa de cal também aumentar o risco de contaminação. Conclui-se que a rugosidade e o pH são fatores muito importantes para controlar o nível de colonização. Foi ainda possível observar que diferentes composições levam a diferentes resultados e que é necessário estudar as características que se pretendem para uma determinada argamassa de modo a otimizá-la.

Avaliações in vitro da utilização da gelatina como material de suporte à regeneração de tecidos

Neste trabalho foram produzidas matrizes de nanofibras de gelatina de porco e de gelatina de peixe através da técnica de electrofiação. Estas matrizes têm uma estrutura morfológica e química interessantes para o desenvolvimento de scaffolds no âmbito da Engenharia de Tecidos mas a sua instabilidade em água compromete essa aplicação. Assim, as matrizes foram reticuladas recorrendo a dois processos diferentes: um físico (tratamento desidrotérmico - DHT) e outro químico (exposição a vapor de glutaraldeído - GTA). Os resultados obtidos permitiram verificar que a gelatina de porco reticulou mais facilmente que a gelatina de peixe, provavelmente devido a uma maior presença de grupos funcionais capazes de reagir com os processos de reticulação. Foram analisados possíveis efeitos citotóxicos das matrizes reticuladas em culturas de células Vero. Os extratos das matrizes não revelaram ser tóxicos mas o tratamento com GTA comprometeu a adesão das células às matrizes indicando acarretar um certo risco de toxicidade. O uso da glicina revelou-se eficaz na redução dessa toxicidade. Para além das matrizes de fibras sem orientação preferencial (depositadas num coletor plano), foram depositadas fibras paralelamente alinhadas recorrendo a um coletor cilíndrico rotatório. Marcações fluorescentes de células semeadas nos dois tipos de fibras revelaram que o citoesqueleto das células semeadas nas fibras alinhadas se organiza na direção do alinhamento.

Vigas de GFRP reforçadas com ligas de memória de forma

Os materiais poliméricos reforçados com fibras (FRP – Fiber Reinforced Polymer) apresentam grande potencial de aplicações na Engenharia Civil. A sua utilização aumentou consideravelmente nas duas últimas décadas, em virtude das vantagens em relação aos materiais tradicionais, como a leveza, elevada resistência e boas propriedades de isolamento. Todavia, o conhecimento e investigação a cerca destes materiais compósitos é insuficiente, limitando as suas aplicações práticas. A perda das propriedades exibidas por este tipo de materiais, quando sujeitos a temperaturas próximas da temperatura de transição vítrea (

Argamassas de terra - Comportamento higrotérmico função da granulometria da areia

É referido em bibliografia que a utilização da terra em argamassas de reboco interiores apresenta propriedades muito importantes para a melhoria da qualidade e conforto do ambiente interior de edifícios. Destaca-se a elevada capacidade de adsorção de vapor de água, que pode contribuir para o equilíbrio dos ambientes interiores e, consequentemente, para a mitigação dos problemas de saúde associados a estados limites de humidade. O trabalho experimental que se apresenta teve como objectivo o estudo das propriedades higrotérmicas de argamassas de terra, através do estudo da sua condutibilidade térmica, da permeabilidade ao vapor de água e da capacidade higroscópica (a nível de adsorção mas também de desadsorção). Para tal formularam-se diversas argamassas com base numa mesma terra argilosa destorroada, proveniente do barrocal algarvio, e com diferentes misturas de areias siliciosas. Todas as argamassas foram formuladas ao traço volumétrico 1:3 de terra e areia, respectivamente. Compararam-se com duas argamassas pré-doseadas produzidas com terra da mesma região produzidas com equipamento de laboratório e de obra. Os resultados obtidos com as diversas argamassas são apresentados e discutidos, comparando sempre que possível com outros estudos e salientando-se particularmente os bons resultados apresentados em relação à higroscopicidade das argamassas estudadas. Essa capacidade deve-se às características da argila, que constitui o aglutinante das argamassas que constituem estes rebocos, e aparenta não ser muito influenciada pela granulometria das areias utilizadas, nem pela existência de baixa percentagem de fibras. Esta situação permite considerar argamassas com este tipo de terra como potencialmente adequadas para contribuírem para a regulação higrométrica dos espaços interiores, nomeadamente na reabilitação de edifícios existentes.

Novas suturas à base de nanofibras poliméricas

As suturas são dispositivos médicos utilizados na aproximação dos bordos de feridas cirúrgicas ou acidentais. O objectivo deste trabalho consistiu em produzir um fio de sutura com base num material polimérico biodegradável. Para a produção do fio utilizou-se a técnica de electrofiação que permite a obtenção de fibras de diâmetro sub-micrométrico a partir de soluções poliméricas. Os polímeros usados foram a policaprolactona (PCL) e o acetato de celulose (AcCel), polímero sintético e natural, respectivamente. Usaram-se como solventes o clorofórmio e a dimetilacetamida. Foram realizados ensaios mecânicos para caracterizar as propriedades mecânicas das fibras. As fibras compostas por PCL e AcCel apresentaram tensão máxima inferior e módulo de Young superior às fibras de PCL. Concluiu-se que a adição de acetato de celulose tornou as fibras menos elásticas, como era esperado. Quando submetidos a deformações cíclicas, ambos os tipos de fibras mostraram um comportamento idêntico ao apresentado por uma amostra do mesmo material numa única tracção. Para obter os fios, utilizaram-se dois instrumentos de corte. Depois de alongados obtiveram-se fios com calibres correspondentes a 5-0 e 4-0, segundo a classificação da Pharmacopeia dos Estados Unidos. De seguida foram feitos testes in vivo em dois ratos de laboratório, da estirpe Wistar. Durante o procedimento cirúrgico os fios mostraram ser de fácil manuseamento permitindo um bom atravessamento dos tecidos. Observou-se uma boa regeneração dos tecidos apresentando uma cicatrização limpa e com bom aspecto. Os fios de sutura desenvolvidos neste trabalho reúnem as vantagens das suturas mono-filamento e multi-filamento sem nenhuma das respectivas desvantagens.

Argamassas de terra. Comportamento higrotérmico função da granulometria da areia

O trabalho experimental que se apresenta teve como objetivo o estudo das propriedades higrotérmicas de argamassas de terra, através do estudo da sua condutibilidade térmica, permeabilidade ao vapor de água e capacidade higroscópica. Formularam-se diversas argamassas com base numa mesma terra argilosa destorroada, proveniente do barrocal algarvio, com diferentes misturas de areias siliciosas. Compararam-se com duas argamassas pré-doseadas produzidas com terra da mesma região produzidas com equipamento de laboratório e de obra. Os resultados obtidos com as diversas argamassas são apresentados e discutidos, salientando-se particularmente os bons resultados apresentados em relação à higroscopicidade das argamassas estudadas. Essa capacidade deve-se às características da argila, que constitui o aglutinante das argamassas, e aparenta não ser muito influenciada pela granulometria das areias utilizadas, nem pela existência de baixa percentagem de fibras. Destaca-se a elevada capacidade de adsorção de vapor de água, que pode contribuir para o equilíbrio dos ambientes interiores e, consequentemente, para a mitigação dos problemas de saúde associados a estados limites de humidade. É possível considerar argamassas com este tipo de terra como potencialmente adequadas para contribuírem para a regulação higrométrica dos espaços interiores, nomeadamente na reabilitação de edifícios existentes.

Solução construtiva eco-eficiente de paredes monolíticas - contributo para a sua caracterização

Foi desenvolvida uma solução construtiva de paredes monolíticas com base em terra estabilizada com cal aérea, canas e fibras de canas. Apresenta-se um contributo para a otimização da solução construtiva através da caracterização de provetes do material utilizado, nos quais se variaram as proporções dos constituintes. Avaliou-se a massa volúmica no estado seco, a condutibilidade térmica, o comportamento face à água e o comportamento mecânico. Para além da menor massa volúmica e maior resistência térmica, comparativamente a outras soluções de paredes de terra, as resistências mecânicas podem ser particularmente controladas através da proporção (e tipo) de constituintes. Este tipo de solução é ainda particularmente interessante pela facilidade de execução, que permite a sua aplicação por mão-de-obra não especializada, podendo dessa forma promover a criação de emprego e resolver carências habitacionais.

Comportamento de ligações adesivas entre compósitos de FRP e elementos estruturais de aço

Desde de que os Polímeros Reforçados com Fibras (FRP) começaram a ser usados no reparo ou no reforço de elementos estruturais, o descolamento prematuro do compósito FRP com o substrato tem sido objecto de muitos estudos. É importe conhecer e descrever, com rigor, o comportamento completo da interface do FRP com o substrato. Inclusivé, tem-se utilizado com frequência fixações mecânicas adicionais, para demorar ou mesmo evitar o descolamento prematuro do compósito FRP com o substrato. Não existem soluções analíticas que descrevam o comportamento completo das interfaces do FRP com o substrato. Portanto, o objetivo desta dissertação é mitigar esse desconhecimento através de uma solução teórica para descrever a ligação do FRP com o substrato com e sem ancoragem mecânica, através de um modelo de bond-slip exponencial que é conhecido por representar as não linearidades envolvidas no processo de descolagem do compósito FRP com o substrato. A análise completa da carga vs. deslizamento para ambos os casos (com e sem ancoragem mecânica) também é discutida nesta dissertação. Para além disso, este trabalho também visa um estudo experimental utilizando vigas metálicas com compósitos de carbono (CFRP) ou seja, em sistema Externally Bonded Reinforcement (EBR) com e sem sistema ancorado mecânico.