Estudo do óxido de cálcio como catalisador para a transesterificação de óleos alimentares usados

O instável mas tendencialmente crescente preço dos combustíveis associado a preocupações ambientais cada vez mais enraizadas nas sociedades, têm vindo a despoletar uma maior atenção à procura de combustíveis alternativos. Por outro lado, várias projecções indicam um aumento muito acentuado do consumo energético global no curto prazo, fruto do aumento da população e do nível de industrialização das sociedades. Neste contexto, o biodiesel (ésteres de ácidos gordos) obtido através da transesterificação de triglicerídeos de origem vegetal ou animal, surge como a alternativa “verde” mais viável para utilização em equipamentos de combustão. A reacção de transesterificação é catalisada, por norma com recurso a catalisadores homogéneos alcalinos (NaOH ou KOH). Este tipo de processo, o único actualmente com expressão a nível industrial, apresenta algumas desvantagens que, para além de aumentarem o custo do produto final, contribuem para reduzir a benignidade do mesmo: a impossibilidade de reutilização do catalisador, o aumento do número e complexidade das etapas de separação e a produção de efluentes resultantes das referidas etapas. Com o intuito de minimizar ou eliminar estes problemas, vários catalisadores heterogéneos têm vindo a ser estudados para esta reacção. Apesar de muitos apresentarem resultados promissores, a grande maioria não tem viabilidade para aplicação industrial seja devido ao seu próprio custo, seja devido aos pré-tratamentos necessários à sua utilização. Entre estes catalisadores, o óxido de cálcio é talvez o que apresenta resultados mais promissores. O crescente número de estudos envolvendo este catalisador em detrimento de outros, é por si mesmo prova do potencial do CaO. A realização deste trabalho pretendia atingir os seguintes objectivos principais: • Avaliar a elegibilidade do óxido de cálcio enquanto catalisador da reacção de transesterificação de óleos alimentares usados com metanol; • Avaliar qual a sua influência nas características dos produtos finais; • Avaliar as diferenças de performance entre o óxido de cálcio activado em atmosfera inerte (N2) e em ar, enquanto catalisadores da reacção de transesterificação de óleos alimentares usados com metanol; • Optimizar as condições da reacção com recurso às ferramentas matemáticas disponibilizadas pelo planeamento factorial, através da variação de quatro factores chave de influência: temperatura, tempo, relação metanol / óleo e massa de catalisador utilizado. O CaO utlizado foi obtido a partir de carbonato de cálcio calcinado numa mufla a 750 °C durante 3 h. Foi posteriormente activado a 900 °C durante 2h, em atmosferas diferentes: azoto (CaO-N2) e ar (CaO-Ar). Avaliaram-se algumas propriedades dos catalisadores assim preparados, força básica, concentração de centros activos e áreas específicas, tendo-se obtido uma força básica situada entre 12 e 14 para ambos os catalisadores, uma concentração de centros activos de 0,0698 mmol/g e 0,0629 mmol/g e áreas específicas de 10 m2/g e 11 m2/g respectivamente para o CaO-N2 e CaO-Ar. Efectuou-se a transesterificação, com catálise homogénea, da mistura de óleos usados utilizada neste trabalho com o objectivo de determinar os limites para o teor de FAME’s (abreviatura do Inglês de Fatty Acid Methyl Esters’) que se poderiam obter. Foi este o parâmetro avaliado em cada uma das amostras obtidas por catálise heterogénea. Os planos factoriais realizados tiveram como objectivo maximizar a sua quantidade recorrendo à relação ideal entre tempo de reacção, temperatura, massa de catalisador e quantidade de metanol. Verificou-se que o valor máximo de FAME’s obtidos a partir deste óleo estava situado ligeiramente acima dos 95 % (m/m). Realizaram-se três planos factoriais com cada um dos catalisadores de CaO até à obtenção das condições óptimas para a reacção. Não se verificou influência significativa da relação entre a quantidade de metanol e a massa de óleo na gama de valores estudada, pelo que se fixou o valor deste factor em 35 ml de metanol / 85g de óleo (relação molar aproximada de 8:1). Verificou-se a elegibilidade do CaO enquanto catalisador para a reacção estudada, não se tendo observado diferenças significativas entre a performance do CaO-N2 e do CaO-Ar. Identificaram-se as condições óptimas para a reacção como sendo os valores de 59 °C para a temperatura, 3h para o tempo e 1,4 % de massa de catalisador relativamente à massa de óleo. Nas referidas condições, obtiveram-se produtos com um teor de FAME’s de 95,7 % na catálise com CaO-N2 e 95,3 % na catálise com CaO-Ar. Alguns autores de estudos consultados no desenvolvimento do presente trabalho, referiam como principal problema da utilização do CaO, a lixiviação de cálcio para os produtos obtidos. Este facto foi confirmado no presente trabalho e na tentativa de o contornar, tentou-se promover a carbonatação do cálcio com a passagem de ar comprimido através dos produtos e subsequente filtração. Após a realização deste tratamento, não mais se observaram alterações nas suas propriedades (aparecimento de turvação ou precipitados), no entanto, nos produtos obtidos nas condições óptimas, a concentração de cálcio determinada foi de 527 mg/kg no produto da reacção catalisada com CaO-N2 e 475 mg/kg com CaO-A. O óxido de cálcio apresentou-se como um excelente catalisador na transesterificação da mistura de óleos alimentares usados utilizada no presente trabalho, apresentando uma performance ao nível da obtida por catálise homogénea básica. Não se observaram diferenças significativas de performance entre o CaO-N2 e o CaO-Ar, sendo possível obter nas mesmas condições reaccionais produtos com teores de FAME’s superiores a 95 % utilizando qualquer um deles como catalisador. O elevado teor de cálcio lixiviado observado nos produtos, apresenta-se como o principal obstáculo à aplicação a nível industrial do óxido de cálcio como catalisador para a transesterificação de óleos.

Development of 2-oxazoline-based hydrogels and porous polyester microparticles in scCO2

Thesis submitted to Faculdade de Ciências e Tecnologia from Universidade Nova de Lisboa in partial fulfillment of the requirements for the obtention of the degree of Master of Science in Biotechnology

Simulação de sistema de desenfumagem de parques de estacionamento recorrendo ao programa OpenFOAM

Os parques de estacionamento cobertos estão obrigados por legislação a terem sistemas de desenfumagem. Assim, nesta dissertação desenvolve-se um procedimento computacional para a analise e verificação de funcionamento de sistemas de desenfumagem com ventiladores de impulso para parques de estacionamento, recorrendo ao software de mecânica dos fluidos computacional OpenFOAM. Actualmente nos sistemas de desenfumagem de parques de estacionamento estão a ser aplicados ventiladores de impulso. Este tipo de ventiladores não estão contemplados pela legislação em vigor. Assim, para serem utilizados é necessário verificar se estes podem substituir as redes de condutas. A verificação do funcionamento de sistemas de desenfumagem com ventiladores de impulso e efectuada com recurso a programas de simulação de mecânica dos fluidos computacional. O software OpenFOAM não tem tutoriais para ventiladores de impulso. Assim, foi executado um procedimento para validação dos ventiladores de impulso. A validação consistiu em reproduzir-se uma experiência executada por Giesen et al. (2011). Executaram-se várias simulações com diferentes modelos de turbulência, verificando-se que o programa buoyantpimplefoam do software OpenFOAM ao utilizar o modelo de turbulência k -ɛ simulou quase na perfeição os ventiladores de impulso. O desenvolvimento do procedimento computacional foi executado para um parque de estacionamento com uma geometria bastante complexa. O parque de estacionamento foi criado com um software em 3D e posteriormente inserido numa malha j a criada com as dimensões exteriores do parque. Foram estipuladas as condições de fronteira e executou-se uma simulação de seiscentos segundos com parâmetros determinados previamente. O processamento da simulação teve a duração de aproximadamente oito dias. Dos resultados obtidos concluiu-se que o procedimento computacional apresentado simula adequadamente sistemas de desenfumagem em parques de estacionamento.

Health care marketing: the theory of planned behavior applied to patients' choise between private and public providers in the portuguese health care system.

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for degree of Master in Statistics and Information Management.

Analysis of proteins from membrane and soluble fractions of Giardia duodenalis trophozoites of two Brazilian axenic strains

In the present study, we have analyzed by sodium docecyl sulphate - polyacrilamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), immunoblotting and Concanavalin A blotting (Con A blotting) proteins of membrane fractions and soluble fractions obtained from Giardia duodenalis trophozoites of two axenic strains isolated in Brazil from a symptomatic (BTU-11) and an asymptomatic patient (BTU-10), as compared to the reference strain Portland 1. Both Brazilian strains showed a complex and homogeneous electrophoretic pattern of proteins, but some differences could be observed. Several glycoproteins were detected, particularly the proteins of 81, 72, 59 kDa and the protein of 62 kDa in the membrane proteins and cytosol, respectively. Many antigenic components were revealed by anti-Giardia rabbit IgG antibodies in the immunoblotting analysis. Among these components, the membrane protein of 32 kDa and the cytosol protein of 30 kDa could be related to giardin, as previously demonstrated.

Desenvolvimento de um procedimento de Numerical Site Calibration para um Parque Eólico usando Dinâmica de Fluidos Computacional

Esta dissertação descreve o desenvolvimento e avaliação de um procedimento de \Numerical Site Calibration" (NSC) para um Parque Eólico, situado a sul de Portugal, usando Dinâmica de Fluídos Computacional (CFD). O NSC encontra-se baseado no \Site Calibration" (SC), sendo este um método de medição padronizado pela Comissão Electrónica Internacional através da norma IEC 61400. Este método tem a finalidade de quantificar e reduzir os efeitos provocados pelo terreno e por possíveis obstáculos, na medição do desempenho energético das turbinas eólicas. Assim, no SC são realizadas medições em dois pontos, no mastro referência e no local da turbina (mastro temporário). No entanto, em Parques Eólicos já construídos, este método não é aplicável visto ser necessária a instalação de um mastro de medição no local da turbina e, por conseguinte, o procedimento adequado para estas circunstâncias é o NSC. O desenvolvimento deste método é feito por um código CFD, desenvolvido por uma equipa de investigação do Instituto Superior de Engenharia do Porto, designado de WINDIETM, usado extensivamente pela empresa Megajoule Inovação, Lda em aplicações de energia eólica em todo mundo. Este código é uma ferramenta para simulação de escoamentos tridimensionais em terrenos complexos. As simulações do escoamento são realizadas no regime transiente utilizando as equações de Navier-Stokes médias de Reynolds com aproximação de Bussinesq e o modelo de turbulência TKE 1.5. As condições fronteira são provenientes dos resultados de uma simulação realizada com Weather Research and Forecasting, WRF. Estas simulações dividem-se em dois grupos, um dos conjuntos de simulações utiliza o esquema convectivo Upwind e o outro utiliza o esquema convectivo de 4aordem. A análise deste método é realizada a partir da comparação dos dados obtidos nas simulações realizadas no código WINDIETM e a coleta de dados medidos durante o processo SC. Em suma, conclui-se que o WINDIETM e as suas configurações reproduzem bons resultados de calibração, ja que produzem erros globais na ordem de dois pontos percentuais em relação ao SC realizado para o mesmo local em estudo.

Otimização Energética na Produção de Biodiesel

Enquadrado num contexto cada vez mais marcado pela necessidade imperiosa de adoção e desenvolvimento de práticas ambientais e energeticamente sustentáveis, este trabalho visa contribuir para a caracterização e otimização do consumo de energia na produção de biodiesel. O biodiesel pode ser encarado como uma boa resposta aos graves problemas que os combustíveis fósseis estão a provocar nas sociedades modernas, pois é uma fonte de energia biodegradável, não-tóxica e sintetizada a partir de várias matérias-primas. Porém, o elevado custo de produção, como consequência do elevado preço das matérias-primas, constitui o maior problema para a sua implementação e comercialização a grande escala. A produção de biodiesel é, em sua quase totalidade, conduzida por via de reação de transesterificação, usando óleo vegetal e álcool como matérias-primas. O objetivo geral deste trabalho é otimizar energeticamente um processo de produção de biodiesel, via catálise homogênea alcalina (BCHA). Para alcançar esse objetivo, um fluxograma típico de produção foi construído e analisado, tanto do ponto de vista energético como econômico. Posteriormente oportunidades de otimização do processo foram identificadas, no sentido de reduzir o consumo de utilidades, impacto ambiental e aumentar a rentabilidade econômica. A construção do processo, a caracterização da alimentação, os critérios de operacionalidade, a obtenção de resultados e demais fatores foram efetuados com auxílio de um software de simulação Aspen Plus versão 20.0 criado pela Aspen Technology products. Os resultados do trabalho revelaram que o processo BCHA produz uma corrente com 99,9 % em biodiesel, obedecendo às normas internacionais em vigor. Na parte energética, o processo BCHA base necessitou de 21.405,1 kW em utilidades quentes e 14.886,3 kW em utilidades frias. A integração energética do processo BCHA, segundo a metodologia pinch, permitiu uma redução das necessidades quentes para 10.752,3 kW (redução de 50 %) e frias para 4.233,5 kW (redução de 72 %). A temperatura no ponto de estrangulamento (PE) foi de 157,7 ºC nas correntes quentes e 147,7 ºC nas correntes frias. Em termos econômicos, o custo total é reduzido em 35% com a integração energética proposta. Essa diminuição, deve-se sobretudo à redução do custo operacional, onde as necessidades de vapor de muita alta pressão (VMAP), vapor de alta pressão (VAP) e água de resfriamento (AR) apresentaram quebras de 2 %, 92 % e 71 %, respectivamente. Como conclusão final, salienta-se que a integração do processo BCHA estudado é energética e economicamente viável.

Quantity-setting competition under uncertain demand

We consider a quantity-setting duopoly model, and we study the decision to move first or second, by assuming that. the firms produce homogeneous goods and that. there is some demand uncertainty. The competitive phase consists of two periods, and in either period, the firms can make a production decision that is irreversible. As far as the firms are allowed to choose (non-cooperatively) the period they make the decision, we study the circumstances that favour sequential rather than simultaneous decisions.

Global and Partitioned Multiprocessor Fixed Priority Scheduling with Deferred Pre-emption

This article introduces schedulability analysis for global fixed priority scheduling with deferred preemption (gFPDS) for homogeneous multiprocessor systems. gFPDS is a superset of global fixed priority pre-emptive scheduling (gFPPS) and global fixed priority non-pre-emptive scheduling (gFPNS). We show how schedulability can be improved using gFPDS via appropriate choice of priority assignment and final non-pre-emptive region lengths, and provide algorithms which optimize schedulability in this way. Via an experimental evaluation we compare the performance of multiprocessor scheduling using global approaches: gFPDS, gFPPS, and gFPNS, and also partitioned approaches employing FPDS, FPPS, and FPNS on each processor.

Electrophoretic protein patterns and numerical analysis of Candida albicans from the oral cavities of healthy children

The aim of this research was to evaluate the protein polymorphism degree among seventy-five C. albicans strains from healthy children oral cavities of five socioeconomic categories from eight schools (private and public) in Piracicaba city, São Paulo State, in order to identify C. albicans subspecies and their similarities in infantile population groups and to establish their possible dissemination route. Cell cultures were grown in YEPD medium, collected by centrifugation, and washed with cold saline solution. The whole-cell proteins were extracted by cell disruption, using glass beads and submitted to SDS-PAGE technique. After electrophoresis, the protein bands were stained with Coomassie-blue and analyzed by statistics package NTSYS-pc version 1.70 software. Similarity matrix and dendrogram were generated by using the Dice similarity coefficient and UPGMA algorithm, respectively, which made it possible to evaluate the similarity or intra-specific polymorphism degrees, based on whole-cell protein fingerprinting of C. albicans oral isolates. A total of 13 major phenons (clusters) were analyzed, according to their homogeneous (socioeconomic category and/or same school) and heterogeneous (distinct socioeconomic categories and/or schools) characteristics. Regarding to the social epidemiological aspect, the cluster composition showed higher similarities (0.788 < S D < 1.0) among C. albicans strains isolated from healthy children independent of their socioeconomic bases (high, medium, or low). Isolates of high similarity were not found in oral cavities from healthy children of social stratum A and D, B and D, or C and E. This may be explained by an absence of a dissemination route among these children. Geographically, some healthy children among identical and different schools (private and public) also are carriers of similar strains but such similarity was not found among other isolates from children from certain schools. These data may reflect a restricted dissemination route of these microorganisms in some groups of healthy scholars, which may be dependent of either socioeconomic categories or geographic site of each child. In contrast to the higher similarity, the lower similarity or higher polymorphism degree (0.499 < S D < 0.788) of protein profiles was shown in 23 (30.6%) C. albicans oral isolates. Considering the social epidemiological aspect, 42.1%, 41.7%, 26.6%, 23.5%, and 16.7% were isolates from children concerning to socioeconomic categories A, D, C, B, and E, respectively, and geographically, 63.6%, 50%, 33.3%, 33.3%, 30%, 25%, and 14.3% were isolates from children from schools LAE (Liceu Colégio Albert Einstein), MA (E.E.P.S.G. "Prof. Elias de Melo Ayres"), CS (E.E.P.G. "Prof. Carlos Sodero"), AV (Alphaville), HF (E.E.P.S.G. "Honorato Faustino), FMC (E.E.P.G. "Prof. Francisco Mariano da Costa"), and MEP (E.E.P.S.G. "Prof. Manasses Ephraim Pereira), respectively. Such results suggest a higher protein polymorphism degree among some strains isolated from healthy children independent of their socioeconomic strata or geographic sites. Complementary studies, involving healthy students and their families, teachers, servants, hygiene and nutritional habits must be done in order to establish the sources of such colonization patterns in population groups of healthy children. The whole-cell protein profile obtained by SDS-PAGE associated with computer-assisted numerical analysis may provide additional criteria for the taxonomic and epidemiological studies of C. albicans.

Cyclopentadienyl-functionalised N-heterocyclic carbenes: synthesis, coordination to Mo, Ru, Rh

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Chemistry

Aracnoidite Adesiva Lombar

Spinal arachnoiditis, an inflammatory process involving all three meningeal layers as well as the nerve roots, is a cause of persistent symptoms in 6% to 16% of postoperative patients. Although spinal surgery is the most common antecedent associated with arachnoiditis, multiple causes have been reported, including infection, intrathecal steroids or anesthetic agents, trauma, subarachnoid hemorrhage and ionic myelographic contrast material--both oil soluble and water soluble. In the past, oil-based intrathecal contrast agents (Pantopaque) were associated with arachnoiditis especially when this material was introduced into the thecal sac and mixed with blood. Arachnoiditis is apparently rarely idiopathic. The pathogenesis of spinal arachnoiditis is similar to the repair process of serous membranes, such as the peritoneum, with a negligible inflammatory cellular exudate and a prominent fibrinous exudate. Chronic adhesive arachnoiditis of the lower spine is a myelographic diagnosis. The myelographic findings of arachnoiditis were divided into two types by Jorgensen et al. In type 1, "the empty thecal sac" appearance, there is homogeneous filling of the thecal sac with either absence of or defects involving nerve root sleeve filling. In type 2 arachnoiditis, there are localized or diffuse filling defects within the contrast column. MRI has demonstrated a sensitivity of 92% and a specificity of 100% in the diagnosis of arachnoiditis. The appearance of arachnoiditis on MRI can be assigned to three main groups. The MRI findings in group I are a conglomeration of adherent roots positioned centrally in the thecal sac. Patients in group II show roots peripherally adherent to the meninges--the so called empty sac. MRI findings in group III are a soft tissue mass within the subarachnoid space. It corresponds to the type 2 categorization defined by Jorgensen et al, where as the MRI imaging types I and II correspond to the myelographic type 1.

Mathematical modelling of shallow flows: closure models drawn from grain-scale mechanics of sediment transport and flow hydrodynamics

Canadian Journal of Civil Engineering 36(10) 1605–16

Formation Control Driven by Cooperative Object Tracking

In this paper we introduce a formation control loop that maximizes the performance of the cooperative perception of a tracked target by a team of mobile robots, while maintaining the team in formation, with a dynamically adjustable geometry which is a function of the quality of the target perception by the team. In the formation control loop, the controller module is a distributed non-linear model predictive controller and the estimator module fuses local estimates of the target state, obtained by a particle filter at each robot. The two modules and their integration are described in detail, including a real-time database associated to a wireless communication protocol that facilitates the exchange of state data while reducing collisions among team members. Simulation and real robot results for indoor and outdoor teams of different robots are presented. The results highlight how our method successfully enables a team of homogeneous robots to minimize the total uncertainty of the tracked target cooperative estimate while complying with performance criteria such as keeping a pre-set distance between the teammates and the target, avoiding collisions with teammates and/or surrounding obstacles.

Asymmetric taxation in a competition between nonprofit and for-profit firms

This paper considers a Cournot competition between a nonprofit firm and a for-profit firm in a homogeneous goods market, with uncertain demand. Given an asymmetric tax schedule, we compute explicitly the Bayesian-Nash equilibrium. Furthermore, we analize the effects of the tax rate and the degree of altruistic preference on market equilibrium outcomes.