A cellulose liquid crystal motor: a steam engine of the second kind

The salient feature of liquid crystal elastomers and networks is strong coupling between orientational order and mechanical strain. Orientational order can be changed by a wide variety of stimuli, including the presence of moisture. Changes in the orientation of constituents give rise to stresses and strains, which result in changes in sample shape. We have utilized this effect to build soft cellulose-based motor driven by humidity. The motor consists of a circular loop of cellulose film, which passes over two wheels. When humid air is present near one of the wheels on one side of the film, with drier air elsewhere, rotation of the wheels results. As the wheels rotate, the humid film dries. The motor runs so long as the difference in humidity is maintained. Our cellulose liquid crystal motor thus extracts mechanical work from a difference in humidity.

Biodiesel production from waste frying oils over lime catalysts

Biodiesel production from semi-refined oils (SRO) and waste frying oils (WFO) was studied using commercial CaO as heterogeneous catalyst. The methanolysis tests were carried out in mild reaction conditions (62 A degrees C, atmospheric pressure). With such conditions, SRO (soybean and rapeseed) allowed to produce a biodiesel containing 97-98 % of methyl esters (FAME), whereas WFO only provided 86-87 % of FAME. The lower FAME yield for WFO oil is ascribable to the partial neutralization of the catalyst by free fatty acids. Also, soaps formation from the WFO oil reduced the weight yield of the oil phase (containing FAME) obtained and increased the MONG content of the glycerin phase. The catalysts stability tests showed high stability even when WFO oil was processed. Catalytic tests performed with blends of WFO/semi-refined oils showed blending as a good strategy to process low value raw oils with minor decay of the catalyst performance. Both WFO and semi-refined oils showed S-shape kinetics curves thus discarding significant differences of the reaction mechanisms.

Physical-chemical and mineralogical characterization of fine aggregates from construction and demolition waste recycling plants

Construction and demolition waste (CDW) represents around 31% of all waste produced in the European Union. It is today acknowledged that the consumption of raw materials in the construction industry is a non-sustainable activity. It is thus necessary to reduce this consumption, and the volume of CDW dumped, by using this waste as a source of raw materials for the production of recycled aggregates. One potential use of these aggregates is their incorporation in reinforced concrete as a replacement of natural aggregates. A concrete that incorporates these aggregates and still performs well requires them to be fully characterized so that their behaviour within the concrete can be predicted. Coarse recycled aggregates have been studied quite thoroughly, because they are simpler to reintroduce in the market as a by-product, and so has the performance of concrete made with them. This paper describes the main results of research designed to characterize the physical and chemical properties of fine recycled aggregates for concrete production and their relationship with mineralogical composition and preprocessing. The constraints of the incorporation of fine aggregates in reinforced concrete are discussed. It is shown that, unless a developed processing diagram is used, this application is not feasible. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Light shutters from nanocrystalline cellulose rods in a nematic liquid crystal

This work reports a recently developed electro-optical (EO) device that can potentially be used as a light shutter or a privacy window. By using nanocrystalline cellulose rods, we were able to improve some of the most relevant parameters characterising the EO behaviour. A brief description of the proposed working mechanism for these devices is presented, and numerical simulations based on this mechanism of both the optical transmission and the cells' electrical capacitance are compared with the obtained results, validating the underlying working model considered.

Water-Based Cellulose Liquid Crystal System Investigated by Rheo-NMR

Water-based cellulose cholesteric liquid crystalline phases at rest can undergo structural changes induced by shear flow. This reflects on the deuterium spectra recorded when the system is investigated by rheo-nuclear magnetic resonance (rheo-NMR) techniques. In this work, the model system hydroxypropylcellulose (HPC)+water is revisited using rheo-NMR to clarify unsettled points regarding its behavior under shear and in relaxation. The NMR spectra allow the identification of five different stable ordering states, within shear and relaxation, which are well integrated in a mesoscopic picture of the system's structural evolution under shear and relaxation. This picture emerging from the large body of studies available for this system by other experimental techniques, accounts well for the NMR data and is in good agreement with the three distinct regions of steady shear flow recognized for some lyotropic LC polymers. Shear rates in between 0.1 and 1.0 s(-1) where investigated using a Taylor-Couette flow and deuterated water was used as solvent for the deuterium NMR (DNMR) analysis.

Estudo da obtenção de gelatina a partir de raspa Wet-Blue da indústria de curtumes

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Management of agricultural waste on a sample of farms on the island of São Miguel (Açores)

Dissertação de Mestrado em Ambiente, Saúde e Segurança.

HIV infection and related risk behaviors in a community of recyclable waste collectors of Santos, Brazil

OBJECTIVE: To estimate the seroprevalence of HIV, hepatitis B and C and syphilis and to describe risk behaviors associated to their transmission among recyclable waste collectors. METHODS: A seroepidemiological survey was carried out in the city of Santos, Southeastern Brazil, in 2005. A total of 315 individuals were enrolled in the survey, of which 253 subjects underwent serological testing HIV, hepatitis B and C and syphilis. Statistical analysis consisted of univariate and bivariate analyses (cross-tabulation and odds ratio) and multivariate analysis (by logistic regression), relating HIV infection with established risk behaviors and seropositivity. RESULTS: Overall seroprevalences were: HIV, 8.9%; hepatitis B, 34.4%; hepatitis C, 12.4%; and syphilis, 18.4%. Subjects were characterized by a predominance of males with low educational and economic levels, subjected to parenteral and sexual exposures to HIV and other sexually transmitted infections. Multivariate analysis results indicated that risk factors for both sexually and parenterally related exposure were significantly associated with HIV in this community. CONCLUSIONS: Seroprevalences found in the study were approximately 10 to 12 times higher than the national average. These communities are socially marginalized and generally not recognized by national programs as potentially endangered populations.

Estudo da implementação de uma central hídrica reversível na Ilha Terceira

Dissertação de Mestrado em Engenharia e Gestão de Sistemas de Água.

Mixed extractant systems for metal recovery

Hoje em dia, a prevenção dos resíduos de metais é uma questão muito importante para um grande número de empresas, pois necessitam optimizar o seu sistema de tratamento de águas residuais a fim de alcançarem os limites legais dos teores em iões metálicos e poderem efectuar a descarga das águas residuais no domínio hídrico público. Devido a esta problemática foram efectuados estudos inovadores relacionados com a remoção de iões metálicos de águas residuais, verificando-se que as tecnologias de membrana oferecem uma série de vantagens para o efeito. Uma dessas tecnologias, referida como Membrana Líquida de Suporte (SLM), é baseada num mecanismo de extracção. A membrana hidrofóbica, impregnada com uma solução extractora, funciona como barreira entre a água residual e uma solução, geralmente ácida. A diferença de pH entre a água residual e a solução actua como força motriz para o transporte de iões metálicos da água residual para a referida solução. Poderá ocorrer um problema de falta de estabilidade, resultante da possível fuga da solução extractora para fora dos poros das membranas. Estudos anteriores mostraram que os ácidos alquilfosfóricos ou ácidos fosfónicos, como os reagentes D2EHPA e CYANEX e hidroxioximas como o LIX 860-I podem ser muito úteis para a extração de iões metálicos como ferro, cobre, níquel, zinco e outros. A clássica extracção líquido-líquido também tem mostrado que a mistura de diferentes extractores pode ter um efeito sinergético. No entanto, não é claro que haja um efeito óptimo da razão de extractor ou que tipo de complexo é formado durante o processo de extracção. O objectivo deste projecto é investigar este comportamento sinergético e as complexas formações por meio de um método espectrofotométrico, o “Job’s method” e “Mole-ratio method”. Estes métodos são utilizados para estimar a estequiometria dos vários complexos entre dois solutos, a partir da variação de absorvância dos complexos quando comparado com a absorvância do soluto. Com este projecto, o Job’s method e mole-ratio method serão aplicados a um sistema de três componentes, para conseguir mais informações sobre a complexação de níquel (II) e a fim de determinar a razão extractor: metal dos complexos formados durante a aplicação de mistura de extractores D2EHPA e LIX 860-I. Segundo Job’s method a elavada absorvância situa-se na região de 0,015-0,040 M de LIX 860-I e uma baixa concentração de D2EHPA. Quando as diferentes experiências são encontradas num conjunto experimental foram avaliadas de acordo com o método de trabalho, o valor máximo do gráfico foi encontrado para uma baixa fração molar do ião metálico e uma maior concentração de D2EHPA. Esta mudança foi encontrado de 0,50 até 0,30, que poderia apontar para a direção da formação de diferentes complexos. Para o Mole-Ratio method, a estequiometria dos complexos metal pode ser determinada a partir do ponto de intersecção das linhas tangente do gráfico da absorbância versus a concentração do ligante. Em todos os casos, o máximo foi obtido em torno de uma concentração total de 0,010 M. Quando D2EHPA foi aplicado sozinho, absorvâncias muito baixos foram obtidas.

Diagnóstico ambiental de uma queijaria e proposta de melhorias

O presente trabalho tem como objectivo o diagnóstico ambiental da empresa Lacticinios do Paiva, S.A, a avaliação da água do processo e da ETARI e o estudo da fermentação do soro de queijo com o intuito de produção de bioetanol. No diagnóstico ambiental da empresa, observou-se que 18.227.731 litros de leite usados anualmente geram 5.031 ton/ano de queijo, 7.204 ton/ano de soro de queijo, 74.201 m3/ano de efluente liquido, 14 ton/ano de plástico e 20 ton/ano de cartão. Os principais problemas com necessidade de optimização são a recuperação de água das lavagens, avaliação da produção de biogás no digestor anaeróbio, recuperação do volume de leite que é desperdiçado na produção de queijo fresco de longa duração, avaliação da eficiência energética da empresa, valorização das natas e do soro de queijo. Decidiu-se neste trabalho avaliar a possibilidade de reciclagem das águas de lavagem, avaliar o funcionamento da ETARI face à legislação existente e estudar a possibilidade de valorização do soro de queijo. Na avaliação das águas de processo das lavagens para posterior reciclagem, verifica-se que relativamente ao pH e aos sólidos suspensos não existe problema, podendo encarar-se a hipótese de reciclagem directa. No entanto, no que respeita à carga orgânica das águas de lavagem do sistema de ultrafiltração do queijo fresco de longa duração, constata-se que esta não poderia ser utilizada novamente, uma vez que apresenta valores elevados de CQO. Para a sua reutilização, será necessário remover a CQO, hipótese que se estudou com resultados positivos. Verificou-se que, um tratamento por adsorção em carvão activado precedido de microfiltração, reduz a CQO de forma significativa permitindo admitir a hipótese de reciclagem da água, nomeadamente para as 1ª e 3ª águas de lavagem. As outras águas teriam necessidade de mais tempo de contacto com o carvão activado. No sentido de avaliar o funcionamento da ETARI, foram analisadas várias correntes da mesma, em particular a do efluente final, no que respeita a parâmetros como: pH, Sólidos Suspensos Totais, Carência Química de Oxigénio, Carência Bioquímica de Oxigénio, Turvação, Nitratos, Fósforo Total, Azoto Kjeldalh, Azoto Amoniacal e Cloretos. Observou-se que os valores para o efluente final da ETARI são os seguintes: pH compreendido entre [7,21 – 8,69], SST entre [65,3 – 3110] mg/L, CQO entre [92,5 – 711,5] mg/L, CBO5 entre [58 – 161] mg/L, NO3- entre [10,8 – 106,7] mg/L, fósforo total entre [8,3 – 64,3] mg/L, turvação entre [67,7 – 733,3] FTU e cloretos entre [459,9 – 619,81] mg/L; pode-se dizer que os parâmetros analisados se encontram quase sempre dentro da gama de valores impostos pela Câmara Municipal de Lamego pelo que o efluente pode ser lançado no Colector Municipal de Cambres. Relativamente à fermentação alcoólica do soro de queijo, verifica-se que a levedura Kluyveromyces Marxianus consegue degradar praticamente todo o açúcar presente no permeado produzindo assim uma quantidade razoável de etanol. Quando se utilizou a levedura Saccharomyces Cerevisiae, a produção de etanol foi muito reduzida, como esperado, dado que esta levedura apresenta dificuldades na metabolização da lactose. Constatou-se assim que a melhor levedura para a fermentação do permeado do soro de queijo é a Kluyveromyces Marxianus, estimando-se em 150 mg a produção de etanol por L de soro.

Utilização de co-solventes na produção de biodiesel a partir de óleo residual e etanol por catálise enzimática

A constante e sistemática subida de preço dos combustíveis fósseis e as contínuas preocupações com o meio ambiente determinaram a procura de soluções ambientalmente sustentáveis. O biodiesel surge, então, como uma alternativa para essa problemática, bem como uma solução para resíduos líquidos e gordurosos produzidos pelo ser humano. A produção de biodiesel tem sido alvo de extensa atenção nos últimos anos, pois trata-se de um combustível biodegradável e não poluente. A produção de biodiesel pelo processo de transesterificação usando álcoois de cadeia curta e catalisadores químicos, nomeadamente alcalinos, tem sido aceite industrialmente devido à sua elevada conversão. Recentemente, a transesterificação enzimática tem ganho adeptos. No entanto, o custo da enzima permanece uma barreira para a sua aplicação em grande escala. O presente trabalho visa a produção de biodiesel por transesterificação enzimática a partir de óleo residual de origem vegetal. O álcool usado foi o etanol, em substituição do metanol usado convencionalmente na catálise homogénea, pois a atividade da enzima é inibida pela presença deste último. As maiores dificuldades apresentadas na etanólise residem na separação das fases (Glicerol e Biodiesel) após a reação bem como na menor velocidade de reação. Para ajudar a colmatar esta desvantagem foi estudada a influência de dois cosolventes: o hexano e o hexanol, na proporção de 20% (v/v). Após a escolha do co-solvente que permite obter melhor rendimento (o hexano), foi elaborado um planeamento fatorial no qual se estudou a influência de três variáveis na produção de biodiesel por catálise enzimática com etanol e co-solventes: a razão molar óleo/álcool (1:8, 1:6 e 1:4), a quantidade de co-solvente adicionado (30, 20 e 10%, v/v) e o tempo de reação (48, 36 e 24h). A avaliação do processo foi inicialmente seguida pelo rendimento da reação, a fim de identificar as melhores condições, sendo substituída posteriormente pela quantificação do teor de ésteres por cromatografia em fase gasosa. O biodiesel com teor de ésteres mais elevado foi produzido nas condições correspondentes a uma razão molar óleo:álcool de 1:4, com 5g de Lipozyme TL IM como catalisador, 10% co-solvente (hexano, v/v), à temperatura de 35 ºC durante 24h. O rendimento do biodiesel produzido sob estas condições foi de 73,3%, traduzido em 64,7% de teor de ésteres etílicos. Contudo o rendimento mais elevado que se obteve foi de 99,7%, para uma razão óleo/álcool de 1:8, 30% de co-solvente (hexano, v/v), reação durante 48h a 35 ºC, obtendo-se apenas 46,1% de ésteres. Por fim, a qualidade do biodiesel foi ainda avaliada, de acordo com as especificações da norma EN 14214, através das determinações de densidade, viscosidade, ponto de inflamação, teor de água, corrosão ao cobre, índice de acidez, índice de iodo, teor de sódio (Na+) e potássio (K+), CFPP e poder calorífico. Na Europa, os ésteres etílicos não têm, neste momento, norma que os regule quanto à classificação da qualidade de biodiesel. Contudo, o biodiesel produzido foi analisado de acordo com a norma europeia EN14214, norma esta que regula a qualidade dos ésteres metílicos, sendo possível concluir que nenhum dos parâmetros avaliados se encontra em conformidade com a mesma.

Assessment of fungal contamination in waste sorting and incineration: case study in Portugal

Organic waste is a rich substrate for microbial growth, and because of that, workers from waste industry are at higher risk of exposure to bioaerosols. This study aimed to assess fungal contamination in two plants handling solid waste management. Air samples from the two plants were collected through an impaction method. Surface samples were also collected by swabbing surfaces of the same indoor sites. All collected samples were incubated at 27◦C for 5 to 7 d. After lab processing and incubation of collected samples, quantitative and qualitative results were obtained with identification of the isolated fungal species. Air samples were also subjected to molecular methods by real-time polymerase chain reaction (RT PCR) using an impinger method to measure DNA of Aspergillus flavus complex and Stachybotrys chartarum. Assessment of particulate matter (PM) was also conducted with portable direct-reading equipment. Particles concentration measurement was performed at five different sizes (PM0.5; PM1; PM2.5; PM5; PM10). With respect to the waste sorting plant, three species more frequently isolated in air and surfaces were A. niger (73.9%; 66.1%), A. fumigatus (16%; 13.8%), and A. flavus (8.7%; 14.2%). In the incineration plant, the most prevalent species detected in air samples were Penicillium sp. (62.9%), A. fumigatus (18%), and A. flavus (6%), while the most frequently isolated in surface samples were Penicillium sp. (57.5%), A. fumigatus (22.3%) and A. niger (12.8%). Stachybotrys chartarum and other toxinogenic strains from A. flavus complex were not detected. The most common PM sizes obtained were the PM10 and PM5 (inhalable fraction). Since waste is the main internal fungal source in the analyzed settings, preventive and protective measures need to be maintained to avoid worker exposure to fungi and their metabolites.