Remoção de fenol de efluentes aquosos utilizando floculação iônica

Oil exploration is one of the most important industrial activities of modern society. Despite its derivatives present numerous applications in industrial processes, there are many undesirable by-products during this process, one of them is water separated from oil, called water production, it is constituted by pollutants difficult to degrade. In addition, the high volume of generated water makes its treatment a major problem for oil industries. Among the major contaminants of such effluents are phenol and its derivatives, substances of difficult natural degradation, which due their toxicity must be removed by a treatment process before its final disposal. In order to facilitate the removal of phenol in wastedwater from oil industry, it was developed an extraction system by ionic flocculation with surfactant. The ionic flocculation relies on the reaction of carboxylate surfactant and calcium íons, yielding in an insoluble surfactant that under stirring, aggregates forming floc capable of attracting the organic matter by adsorption. In this work was used base soap as ionic surfactant in the flocculation process and evaluated phenol removal efficiency in relation to the following parameters: surfactant concentration, phenol, calcium and electrolytes, stirring speed, contact time, temperature and pH. The flocculation of the surfactant occurred in the effluent (initial phenol concentration = 100 ppm) reaching 65% of phenol removal to concentrations of 1300 ppm and calcium of 1000 ppm, respectively, at T = 35 °C, pH = 9.7, stirring rate = 100 rpm and contact time of 5 minutes. The permanence of the flocs in an aqueous medium promotes desorption of the phenol from the flake surface to the solution, reaching 90% of desorption at a time of 150 minutes, and the study of desorption kinetics showed that Lagergren model of pseudo-first order was adequate to describe the phenol desorption. These results shows that the process may configure a new alternative of treatment in regard the removal of phenol of aqueous effluent of oil industry.

Remoção de fenol de efluentes aquosos utilizando floculação iônica

Oil exploration is one of the most important industrial activities of modern society. Despite its derivatives present numerous applications in industrial processes, there are many undesirable by-products during this process, one of them is water separated from oil, called water production, it is constituted by pollutants difficult to degrade. In addition, the high volume of generated water makes its treatment a major problem for oil industries. Among the major contaminants of such effluents are phenol and its derivatives, substances of difficult natural degradation, which due their toxicity must be removed by a treatment process before its final disposal. In order to facilitate the removal of phenol in wastedwater from oil industry, it was developed an extraction system by ionic flocculation with surfactant. The ionic flocculation relies on the reaction of carboxylate surfactant and calcium íons, yielding in an insoluble surfactant that under stirring, aggregates forming floc capable of attracting the organic matter by adsorption. In this work was used base soap as ionic surfactant in the flocculation process and evaluated phenol removal efficiency in relation to the following parameters: surfactant concentration, phenol, calcium and electrolytes, stirring speed, contact time, temperature and pH. The flocculation of the surfactant occurred in the effluent (initial phenol concentration = 100 ppm) reaching 65% of phenol removal to concentrations of 1300 ppm and calcium of 1000 ppm, respectively, at T = 35 °C, pH = 9.7, stirring rate = 100 rpm and contact time of 5 minutes. The permanence of the flocs in an aqueous medium promotes desorption of the phenol from the flake surface to the solution, reaching 90% of desorption at a time of 150 minutes, and the study of desorption kinetics showed that Lagergren model of pseudo-first order was adequate to describe the phenol desorption. These results shows that the process may configure a new alternative of treatment in regard the removal of phenol of aqueous effluent of oil industry.

Expressão geofísica-estrutural do lineamento transbrasiliano na porção central da Bacia do Parnaíba (Maranhão-Piauí)

The objective of this study was to characterize the structural-geophysical expression of the Transbrasiliano Lineament (TBL) in the east-central portion of the Parnaíba Basin. The TBL corresponds to a major Neoproterozoic NE-trending shear zone related to the Brasiliano orogenic cycle, with dextral strike-slip kinematics, underlying (but also laterally exposed in the NE and SW basin edges) the sedimentary section of the Parnaíba Basin. In this study, the interpretation of gravity and magnetic anomaly maps is consistent with the TBL kinematics, the signature of the geophysical anomalies corresponding to the high (plastic behaviour) and subsequent declining temperature (ductile to brittle behaviour) stages during Brasiliano and late Brasiliano times. The pattern of residual gravity anomalies is compatible with an S-C dextral pair shaping the geological bodies of an heterogeneous basement, such as slices of gneisses and granulites (positive anomalies), granitic and low-medium grade metasedimentary rocks (negative anomalies). Such anomalies curvilinear trends, ranging from NNE (interpreted as S surfaces) to NE (C surfaces), correspond to flattening surfaces (S), while the NE rectilinear trend must represent a C band. The narrower magnetic anomalies also display NNE to NE (S surfaces) trends and should correspond to similar (although narrower and more discontinuous) sources in the equivalent anomaly patterns. Pre-Silurian pull-apart style grabens may contribute to the NE negative gravimetric anomalies, although this interpretation demands control by seismic data analysis. On the other hand, the curvilinear anomalies associated to contractional trends are incompatible with their interpretation as pre-Silurian graben, in both maps. In the (reduced to the pole) magnetic anomalies map, most of these are again associated to low-temperature shear zones (C planes) and faults, juxtaposing distinct blocks in terms of magnetic properties, or eventually filled with basic bodies. It is also possible that some isolated magnetic anomalies correspond to igneous bodies of late-Brasiliano or Mesozoic age. The basement late discontinuities pattern can be interpreted in analogy to the Riedel fractures model, with steep dipping surfaces and a sub-horizontal movement section. This study also explored 2D gravity modeling controlled by the interpretation of a dip seismic line as regards to the Transbrasiliano Lineament. The rock section equivalent to the Jaibaras Group occupying a graben structure (as identified in the seismic line) corresponds to a discrete negative anomaly superimposed to a gravimetric high, once again indicating a stronger influence of older crystalline basement rocks as gravimetric sources, mainly reflecting the heterogeneities and anisotropies generated at high temperature conditions and their subsequent cooling along the TBL, during the Brasiliano cycle.

Expressão geofísica-estrutural do lineamento transbrasiliano na porção central da Bacia do Parnaíba (Maranhão-Piauí)

The objective of this study was to characterize the structural-geophysical expression of the Transbrasiliano Lineament (TBL) in the east-central portion of the Parnaíba Basin. The TBL corresponds to a major Neoproterozoic NE-trending shear zone related to the Brasiliano orogenic cycle, with dextral strike-slip kinematics, underlying (but also laterally exposed in the NE and SW basin edges) the sedimentary section of the Parnaíba Basin. In this study, the interpretation of gravity and magnetic anomaly maps is consistent with the TBL kinematics, the signature of the geophysical anomalies corresponding to the high (plastic behaviour) and subsequent declining temperature (ductile to brittle behaviour) stages during Brasiliano and late Brasiliano times. The pattern of residual gravity anomalies is compatible with an S-C dextral pair shaping the geological bodies of an heterogeneous basement, such as slices of gneisses and granulites (positive anomalies), granitic and low-medium grade metasedimentary rocks (negative anomalies). Such anomalies curvilinear trends, ranging from NNE (interpreted as S surfaces) to NE (C surfaces), correspond to flattening surfaces (S), while the NE rectilinear trend must represent a C band. The narrower magnetic anomalies also display NNE to NE (S surfaces) trends and should correspond to similar (although narrower and more discontinuous) sources in the equivalent anomaly patterns. Pre-Silurian pull-apart style grabens may contribute to the NE negative gravimetric anomalies, although this interpretation demands control by seismic data analysis. On the other hand, the curvilinear anomalies associated to contractional trends are incompatible with their interpretation as pre-Silurian graben, in both maps. In the (reduced to the pole) magnetic anomalies map, most of these are again associated to low-temperature shear zones (C planes) and faults, juxtaposing distinct blocks in terms of magnetic properties, or eventually filled with basic bodies. It is also possible that some isolated magnetic anomalies correspond to igneous bodies of late-Brasiliano or Mesozoic age. The basement late discontinuities pattern can be interpreted in analogy to the Riedel fractures model, with steep dipping surfaces and a sub-horizontal movement section. This study also explored 2D gravity modeling controlled by the interpretation of a dip seismic line as regards to the Transbrasiliano Lineament. The rock section equivalent to the Jaibaras Group occupying a graben structure (as identified in the seismic line) corresponds to a discrete negative anomaly superimposed to a gravimetric high, once again indicating a stronger influence of older crystalline basement rocks as gravimetric sources, mainly reflecting the heterogeneities and anisotropies generated at high temperature conditions and their subsequent cooling along the TBL, during the Brasiliano cycle.

Estudo comparativo do processo de tratamento por lamas ativadas em regime de arejamento prolongado

Atualmente a despoluição das águas, antes da sua descarga em meio hídrico, é considerada uma necessidade de elevada importância, sendo realizada em Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR). Dependendo da origem e das características de cada afluente, as ETAR adotam diversos tipos de tratamento, adequando-os caso a caso, com o objetivo de conseguir uma elevada qualidade para o efluente final. O tipo de tratamento mais utilizado, e também o mais versátil, é o tratamento biológico por lamas ativadas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um estudo comparativo do processo de tratamento biológico por lamas ativadas, em operação em regime de arejamento prolongado, aplicado a três estações de tratamento de águas residuais, com características distintas no que se refere ao tipo de reator biológico utilizado, assim como, ao volume e à sazonalidade do caudal a tratar. As ETAR contempladas no estudo, nomeadamente, a ETAR do Juncal, a ETAR de Pedreiras e a ETAR de Fátima, localizam-se no distrito de Leiria e fazem parte do Saneamento Integrado dos Municípios do Lis (SIMLIS). A comparação do processo de tratamento das ETAR decorreu entre Outubro de 2013 e Junho de 2014, tendo-se baseado na monitorização dos reatores biológicos, no que se refere ao pH, potencial redox, OD, temperatura, concentração de SST e SSV, teste de sedimentabilidade, IVL, razão A/M e A/V, TRH, TRS, cor das lamas e microbiologia. Os valores obtidos permitiram concluir que, num contexto geral, as três ETAR apenas demonstraram um comportamento ideal relativamente aos valores de pH e potencial redox. Os valores de OD e temperatura mantiveram-se abaixo dos valores ideais para este tipo de tratamento; e a elevada concentração de SSV, nas ETAR de Fátima e de Pedreiras, e a baixa concentração de SSV, na ETAR de Juncal, impediram que a razão A/M, o teste de sedimentabilidade o IVL e o TRS cumprissem os valores ideais esperados. O incumprimento dos valores recomendados deve-se, muito provavelmente, ao facto das ETAR se encontrarem a operar abaixo da sua capacidade de utilização, no que respeita à população-equivalente a servir e ao volume de caudal afluente. Aparentemente as condições operacionais observadas durante o estudo não condicionaram o processo de tratamento biológico, uma vez que a qualidade do efluente tratado manteve sempre padrões elevados

Avaliação de desempenho de ETAR urbanas

Na ultima década, a necessidade da definição de objectivos de gestão por parte das entidades gestoras, e a correspondente necessidade de verificação do cumprimento dos objectivos estabelecidos, levaram à implementação de iniciativas para o estudo e desenvolvimento de metedologias no domínio de avaliação de desempenho dos serviços de saneamento. O presente trabalho tem como principal objectivo, a avaliação do desempenho das nove infraestruturas em exploração pela SIMLIS, SA, tendo-se seleccionado, para este efeito, doze indicadores de desempenho,distribuídos pelos domínios da qualidade da água tratada; da eficiência e fiabilidade da ETAR; da utilização de água, energia e materiais; e da gestão de subprodutos. Como aspectos da avaliação de desempenho foram seleccionados, a conformidade com a licença de descarga, a qualidade da água rejeitada no meio recetor, a eficiência global da ETAR, o consumo de energia, o consumo de reagentes, a utilização de águas residuais tratadas, a produção e valorização de lamas e a produção de biogás. Para o processo de avaliação de desempenho, definiu-se um período de análise de um ano, nomeadamente o ano de 2013, para o qual se estabeleceram metas para cada um dos indicadores a avaliar. Conclui-se que a avaliação de desempenho é uma ferramenta essencial à gestão, pois permitiu analisar, não só o desempenho global da entidade gestora, mas também, avaliar o desempenho individual de cada uma das infraestruturas. Foi ainda possível, em alguns casos, avaliar o desempenho das ETAR em função do tipo de processo de tratamento utilizado. O uso adequado desta ferramenta de avaliação de desempenho permitiu à SIMLIS, de uma forma mais eficiente, aplicar acções correctivas quando identificados problemas e optimizar recursos, sendo usada como ferramenta de apoio à decisão.

Análise da qualidade das águas, Ribeira Brava

O planeamento e gestão dos recursos hídricos é nos dias de hoje uma tarefa complicada, mas interessante e necessária, tendo em vista a satisfação de cada vez mais exigentes padrões de vida das populações e da qualidade do ambiente. Para que sejam possíveis escolhas e decisões judiciosas sobre a melhor forma de utilizar a água disponível, a sua gestão deve ser enformada por leis, actuações administrativas e disposições económico-financeiras, as quais determinam a necessidade da existência de sistemas institucionais competentes para as implementar. Sob o paradigma da sustentabilidade no contexto dos recursos hídricos, procedeu-se a uma avaliação do estado qualitativo das águas superficiais e subterrâneas do concelho da Ribeira Brava, quer a nível da distribuição de águas quer a nível das águas residuais. Inicialmente, caracterizou-se a região hidrográfica em estudo quanto aos aspetos geográficos, demográficos, socioeconómicos, bem como uma perspetiva quanto à caracterização hidrológica e geomorfológica da bacia hidrográfica a ser monitorizada. Posteriormente, apresentou-se, sob um manto teórico, o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água desde a captação até à sua devolução à natureza, passando pelas ETA, redes de distribuição e ETAR, passando a descrever-se a realidade em termos de infraestruturas existentes no concelho da Ribeira Brava. De seguida, procedeu-se à análise paramétrica temporal nas ETA e ETAR do concelho, cruzando esses dados com a legislação em vigor. Como etapa final, retratam-se as principais ilações quanto à monitorização efetuada, quer a nível de águas de distribuição, quer a nível das águas residuais, bem como se contribui com algumas recomendações, tendo em conta a manutenção e melhoria quantitativa e qualitativa da água no concelho da Ribeira Brava.

DESEMPENHO HIDRÁULICO DE EXUTORES SUBMARINOS

Nos centros urbanos próximos das orlas marítimas, tem-se optado pela descarga de águas residuais para o mar, aproveitando-se da elevada capacidade de depuração do oceano. Neste trabalho coloca-se o seguinte desafio: será possível um programa usado para a modelação de rede de distribuição de água ser capaz de modelar um exutor submarino? Para responder a este desafio, recorreu-se a um conjunto de artifícios, tendo por base conhecimentos da hidráulica. Foi construído um modelo unidimensional usando o EPANET cujas fronteiras são: a montante, a Câmara de Carga, a jusante os difusores. Recorreu-se aos componentes do EPANET, tais como: válvulas TCV (Throttle Control Valve) e reservatórios de nível fixo para simular a descarga e o nível de maré respetivamente. A modelação hidráulica de um exutor submarino tem implicações no impacto da descarga pelo que torna-se necessário o estudo da diluição inicial conseguida numa descarga. No presente trabalho desenvolveu-se um programa EPANET / MatLab com o objetivo de facilitar a aplicação desses artifícios e de estimar a diluição inicial. Aplicou-se o programa desenvolvido num caso de estudo e utilizou-se a versão beta do CORHYD, usado em obras de engenharia com alguma importância, para validar os resultados obtido através do programa EPANET /MatLab.

Enquadramento cartográfico do Complexo de Granja (NW Ceará, Brasil) e avaliação de sistemas de referenciação geográfica

Este estudo destaca os benefícios da análise metódica da cartografia de base que suporta a produção de Cartografia Geológica. Em certas regiões, as cartas base publicadas estão ainda associadas a redes geodésicas clássicas e, com frequência, são introduzidos erros quando se desconsideram parâmetros essenciais como a Projecção Cartográfica e o Datum Geodésico. Com o uso sistemático dos dispositivos de GPS e dos Sistemas de Informação Geográfica para a elaboração das cartas geológicas, é imprescindível o conhecimento prévio do Sistema de Coordenadas ao qual devem estar ajustados os dados geo-espaciais. Neste estudo de caso, as diferenças e os erros associados à aquisição de coordenadas entre os Data geocêntricos WGS84 e SIRGAS2000 são residuais, atendendo aos parâmetros das cartas base, à região do globo, o campo de acção e a escala, minimizando assim a propagação de erros de posicionamento e georreferenciação subsequentes.

Auditoria e identificação de propostas de melhoria no SGA da Funfrap

O compromisso das organizações com as obrigações decretadas ao nível do ambiente, segurança e qualidade emancipa a implementação de Sistemas de Gestão e o processo de auditar. Neste trabalho, decorrente do estágio curricular no âmbito do Mestrado em Engenharia do Ambiente, está evidenciada a importância dos Sistemas de Gestão Ambiental e as razões preponderantes para que sejam auditados. O trabalho pretendeu auditar e avaliar a conformidade do sistema de gestão ambiental, de acordo com a NP EN ISO 14001:2004, de uma indústria de fundição de metais, Funfrap -. Fundição Portuguesa SA, a fim de identificar oportunidades de melhoria no desempenho ambiental da organização. No âmbito do estágio foram ainda realizadas outras atividades, incluindo campanhas de sensibilização, inventário de resíduos sólidos, ferramentas da metodologia World Class Manufacturing, formação sobre a separação de resíduos nos postos de trabalho, acompanhamento de um ensaio na estação de tratamento de águas residuais industriais e apoio para o desenvolvimento do relatório ambiental anual. Da auditoria interna identificaram-se e corrigiram-se nove não conformidades menores e cinco observações. Da auditoria externa foram identificadas apenas duas não conformidades, nenhuma delas relacionadas com as detetadas anteriormente. Além deste resultado foram sugeridas algumas medidas para alcançar um melhor desempenho ambiental da organização.

Próteses para membro superior de alta definição em silicone

O interesse de Pillet em próteses cosméticas de mão, começou em 1950 com o reconhecimento que até mesmo a perda de um único dedo poderia ter um profundo efeito sobre a imagem corporal, auto-estima, e estado psicológico do amputado. A atitude comum naquela época era que, devido à prótese ser inerte e insensível, seria não-funcionais. No entanto, os 39 anos de experiência do autor na aplicação de mais de 6.000 próteses demonstra que o restabelecimento da aparência quase normal, muitas vezes melhora a função do paciente num sentido global, permitindo-lhe optimizar as funções residuais no complexo ambiente socioeconómico da sociedade de hoje. Além disso, ao fornecer uma parte da oposição para os dedos restantes ou o polegar, a prótese também pode fornecer alguma capacidade de preensão, que pode ser muito útil. A perda do membro superior ou parte deste pode ser mais catastrófico para o individuo do que a mais comum perda do membro inferior. A perda de ambas as mãos cria uma incapacidade apenas excedida por uma lesão vertebro-medular. Wedder-Burn comentou, em 1986, que “amputados parciais da mão são mais passíveis de rejeitar a protetização do que amputados a outro nível do membro superior. A Rejeição baseia-se na falta de sensibilidade, uma cosmética deficitária, ausência de ventilação da prótese e função limitada”. Como resultado muitos amputados parciais da mão preferem realizar as suas actividades diárias sem a prótese.

Produção de biopolímeros por culturas microbianas mistas selecionadas

Com a realização deste trabalho, pretendeu-se efetuar uma seleção de culturas mistas em reatores semi-descontínuos (SBR) com capacidade de acumulação de polihidroxialcanoatos (PHA). Para a seleção de culturas foram utilizados inóculos provenientes de diferentes Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) e ácidos orgânicos voláteis (AOV) como fonte de carbono. Foram testadas diferentes condições como a proveniência do inóculo, as cargas orgânicas aplicadas e a seleção de culturas utilizando soro de queijo. Verificaram-se elevadas remoções da CQO (acima de 90%) em grande parte dos ensaios realizados, apresentando uma acumulação de PHA por parte de algumas espécies de bactérias presentes. Ocorreu o aparecimento de microrganismos filamentosos com capacidade de acumulação de PHA em alguns ensaios, levando a serem testadas como culturas acumuladoras de PHA. A estabilidade das culturas mistas não foi atingida, mesmo havendo ensaios com 80 dias de operação. Efetuaram-se ensaios de acumulação de PHA em reatores descontínuos, utilizando as culturas selecionadas anteriormente em reatores SBR, com AOV provenientes da acidificação anaeróbia de diferentes resíduos (Fração Orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos - FORSU e Soro de Queijo). Verificou-se uma melhor acumulação por parte das culturas selecionadas com soro de queijo, na qual a quantidade de polímero acumulado triplicou.

Contributos para o sistema de gestão da qualidade de uma indústria de equipamentos

A implementação de um Sistema de Gestão da Qualidade segundo as normas internacionais implica o cumprimento de vários requisitos. As características específicas de cada empresa requerem o estudo prévio das medidas a implementar. O presente trabalho diz respeito a um relatório de estágio desenvolvido por cinco meses na empresa Sistemas e Técnicas Industriais, Lda., uma fábrica metalomecânica de equipamentos para estações de tratamento de águas residuais, com o intuito de desenvolver um Sistema de Gestão da Qualidade (SGQ) segundo a NP EN ISO 9001:2008, Numa primeira fase foi analisada e interpretada as atividades da empresa, assim como os processos inerentes à mesma. Procedeu-se ao estudo dos requisitos da norma, a análise da documentação do SGQ existente. Como resultado do trabalho, foi possível identificar e classificar os processos, reestruturar a Política e o Manual da Qualidade assim como desenvolver modelos e recomendações necessárias para cumprimento da Norma. Concluiu-se com este trabalho que a empresa possui a maior parte dos documentos exigidos pela norma, no entanto, a maioria dos procedimentos, instruções de trabalho e modelos não estão implementados no cotidiano da empresa.

Coupling of magnetic, strain and electric polarization fields in the structure of multiferroic material

The comprehensive study on the coupling of magnetism, electrical polarization and the crystalline lattice with the off-stoichiometric effects in self-doped multiferroic hexagonal h-LuMnxO3±δ (0.92≤x≤1.12) ceramic oxides was carried out for the PhD work. There is a complex coupling of the three ferroic degrees. The cancelation of the magnetic moments of ions in the antiferromagnetic order, electric polarization with specific vortex/antivortex topology and lattice properties have pushed researchers to find out ways to disclose the underlying physics and chemistry of magneto-electric and magneto-elastic couplings of h-RMnO3 multiferroic materials. In this research work, self-doping of Lu-sites or Mn-sites of h-LuMnxO3±δ ceramics prepared via solid state route was done to pave a way for deeper understanding of the antiferromagnetic transition, the weak ferromagnetism often reported in the same crystalline lattices and the ferroelectric properties coupled to the imposed lattice changes. Accordingly to the aim of the PhD thesis, the objectives set for the sintering study in the first chapter on experimental results were two. First, study of sintering off-stoichiometric samples within conditions reported in the bibliography and also extracted from the phase diagrams of the LuMnxO3±δ, with a multiple firings ending with a last high temperature step at 1300ºC for 24 hours. Second, explore longer annealing times of up to 240 hours at the fixed temperature of 1300 ºC in a search for improving the properties of the solid solution under study. All series of LuMnxO3±δ ceramics for each annealing time were characterized to tentatively build a framework enabling comparison of measured properties with results of others available in literature. XRD and Rietveld refinement of data give the evolution the lattice parameters as a function to x. Shrinkage of the lattice parameters with increasing x values was observed, the stability limit of the solid solution being determined by analysis of lattice parameters. The evolution of grain size and presence of secondary phases have been investigated by means of TEM, SEM, EDS and EBSD techniques. The dependencies of grain growth and regression of secondary phases on composition x and time were further characterized. Magnetic susceptibility of samples and magnetic irreversibility were extensively examined in the present work. The dependency of magnetic susceptibility, Neel ordering transition and important magnetic parameters are determined and compared to observation in other multiferroics in the following chapter of the thesis. As a tool of high sensitivity to detect minor traces of the secondary phase hausmannite, magnetic measurements are suggested for cross-checking of phase diagrams. Difficulty of previous studies on interpreting the magnetic anomaly below 43 K in h-RMnO3 oxides was discussed and assigned to the Mn3O4 phase, with supported of the electron microscopy. Magneto-electric coupling where AFM ordering is coupled to dielectric polarization is investigated as a function of x and of sintering condition via frequency and temperature dependent complex dielectric constant measurements in the final chapter of the thesis. Within the limits of solid solubility, the crystalline lattice of off-stoichiometric ceramics was shown to preserve the magneto-electric coupling at TN. It represents the first research work on magneto-electric coupling modified by vacancy doping to author’s knowledge. Studied lattices would reveal distortions at the atomic scale imposed by local changes of x dependent on sintering conditions which were widely inspected by using TEM/STEM methods, complemented with EDS and EELS spectroscopy all together to provide comprehensive information on cross coupling of distortions, inhomogeneity and electronic structure assembled and discussed in a specific chapter. Internal interfaces inside crystalline grains were examined. Qualitative explanations of the measured magnetic and ferroelectric properties were established in relation to observed nanoscale features of h-LuMnxO3±δ ceramics. Ferroelectric domains and topological defects are displayed both in TEM and AFM/PFM images, the later technique being used to look at size, distribution and switching of ferroelectric domains influenced by vacancy doping at the micron scale bridging to complementary TEM studies on the atomic structure of ferroelectric domains. In support to experimental study, DFT simulations using Wien2K code have been carried out in order to interpret the results of EELS spectra of O K-edge and to obtain information on the cation hybridization to oxygen ions. The L3,2 edges of Mn is used to access the oxidation state of the Mn ions inside crystalline grains. In addition, rehybridization driven ferroelectricity is also evaluated by comparing the partial density of states of the orbitals of all ions of the samples, also the polarization was calculated and correlated to the off-stoichiometric effect.

Otimização da produção biotecnológica de lipases e correlação com a produção de biossurfactantes

As lipases e os biossurfactantes são compostos produzidos por microrganismos através de fermentações em estado sólido (FES) ou sumberso (FSm), os quais são aplicáveis nas indústrias alimentícia e farmacêutica, na bioenergia e na biorremediação, entre outras. O objetivo geral deste trabalho foi otimizar a produção de lipases através de fermentação em estado sólido e fermentação submersa. Os fungos foram selecionados quanto à habilidade de produção de lipases através de FES e FSm e aqueles que apresentaram as maiores atividades lipolíticas foram utilizados na seleção de variáveis significativas e na otimização da produção de lipases nos dois modos de cultivo. Foram empregadas técnicas seqüenciais de planejamento experimental, incluindo planejamentos fracionários, completos e a metodologia de superfície de resposta para a otimização da produção de lipases. As variáveis estudadas na FES foram o pH, o tipo de farelo como fonte de carbono, a fonte de nitrogênio, o indutor, a concentração da fonte de nitrogênio, a concentração do indutor e a cepa do fungo. Na FSm, além das variáveis estudadas na FES, estudaram-se as variáveis concentração inicial de inóculo e agitação. As enzimas produzidas foram caracterizadas quanto à temperatura e pH ótimos e quanto à estabilidade a temperatura e pH. Nas condições otimizadas de produção de lipases, foi avaliada a correlação entre a produção de lipases e bioemulsificantes. Inicialmente foram isolados 28 fungos. Os fungos Aspergillus O- 4 e Aspergillus E-6 foram selecionados como bons produtores de lipases no processo de fermentação em estado sólido e os fungos Penicillium E-3, Trichoderma E-19 e Aspergillus O-8 como bons produtores de lipases através da fermentação submersa. As condições otimizadas para a produção de lipases através de fermentação em estado sólido foram obtidas utilizando-se o fungo Aspergillus O-4, farelo de soja, 2% de nitrato de sódio, 2% de azeite de oliva e pHs inferiores a 5, obtendo-se atividades lipolíticas máximas de 57 U. As condições otimizadas para a produção de lipases na fermentação submersa foram obtidas utilizando-se o fungo Aspergillus O-8, farelo de trigo, 4,5% de extrato de levedura, 2% de óleo de soja e pH 7,15. A máxima atividade obtida durante a etapa de otimização foi 6 U. As lipases obtidas por FES apresentaram atividades máximas a 35ºC e pH 6,0, enquanto que as obtidas por FSm apresentaram ótimos a 37ºC e pH 7,2. A estabilidade térmica das lipases produzidas via FSm foi superior a das lipases obtidas via FES, com atividades residuais de 72% e 26,8% após 1h de exposição a 90ºC e 60ºC, respectivamente. As lipases obtidas via FES foram mais estáveis em pH´s alcalinos, com atividades residuais superiores a 60% após 24 h de exposição, enquanto as lipases produzidas via FSm foram mais estáveis em pH´s ácidos, com 80% de atividade residual na faixa de pH entre 3,5 e 6,5. Na fermentação submersa a correlação entre a produção de lipases e a atividade emulsificante óleo em água (O/A) e água em óleo (A/O) dos extratos foi 95,4% e 86,8%, respectivamente, obtendo-se atividades emulsificantes máximas O/A e A/O de 2,95 UE e 42,7 UE. Embora a maior produção de lipases tenha sido obtida na fermentação em estado sólido, não houve produção concomitante de biossurfactantes. Os extratos da fermentação submersa apresentaram redução da tensão superficial de 50 mN m -1 para 28 mN m -1 e atividade antimicrobiana frente ao microrganismo S. aureus ATCC 25923, com potenciais antimicrobianos de 36 a 43% nos três primeiros dias de fermentação. A fermentação submersa foi a técnica que apresentou os melhores resultados de otimização da produção de lipases, bem como de produção simultânea de biossurfactantes.