Appropriate technologies and natural systems for wastewater treatment in low- and middle-income countries

Wastewater management is an environmental and social burden that primarily affects populations in Low- and Middle-Income Countries and the global environment. Wastewater collection, treatment, and reuse have become urgent, especially considering that 80% of the world's wastewater is untreated or improperly treated and discharged directly into water bodies. In recent years, the role of wastewater treatment plants in a sustainable water cycle has become even more critical, as they are the final destination of the collected wastewater. Indeed, the management of wastewater treatment plants should play an essential role in achieving SDG target 6.3 of the United Nations 2030 Agenda for SD. In this context, water reuse, especially wastewater reuse, plays a key role. This research focuses on investigating the valorization of wastewater resources applying Appropriate Technologies and Natural Systems for wastewater treatment in two different Low- and Middle-Income Countries, the Palestinian Territories and Sub-Saharan Africa. The research objectives are: (1) Determine the characteristics and quality of wastewater in the two case studies analysed. (2) Identify Appropriate Technology to be used in the Palestinian Territories to treat wastewater for reuse in agriculture. (3) Assess the environmental, economic, and social impacts of this project. (4) Assess the feasibility of using natural wetlands for household wastewater treatment in Sub-Saharan region. The first study, conducted in Rafah, Gaza Strip, showed that implementing existing primary treatment plant with a natural secondary treatment plant properly optimized the wastewater quality for reuse in agriculture and was suitable for the study area. The second case study was conducted in Cape Coast, Ghana. It shows that the natural wetland studied is currently overly polluted and threatened by various anthropogenic factors that cannot remove pollutants from the incoming domestic wastewater. Therefore, some recommendations were made in order to improve the efficiency of this natural wetland.

Green approach to Palladium Cross-Coupling reactions and development of new methodologies based on highly abundant metals

Transition metal catalyzed cross-coupling reactions represent among the most versatile and useful tools in organic synthesis for the carbon-carbon (C-C) bond formation and have a prominent role in both the academic and pharmaceutical segments. Among them, palladium catalyzed cross-coupling reactions are currently the most versatile. In this thesis, the applications, impact and development of green palladium cross-coupling reactions are discussed. Specifically, we discuss the translation of the Twelve Principles of Green Chemistry and their applications in pharmaceutical organometallic chemistry to stimulate the development of cost-effective and sustainable catalytic processes for the synthesis of active pharmaceutical ingredients (API). The Heck-Cassar-Sonogashira (HCS) and the Suzuki-Miyaura (SM) protocols, using HEP/H2O as green mixture and sulfonated phosphine ligands, allowed to recycle and recover the catalyst, always guaranteeing high yields and fast conversion under mild conditions, with aryl iodides, bromides, triflates and chlorides. No catalyst leakage or metal contamination of the final product were observed during the HCS and SM reactions, respecting the very low limits for metal impurities in medicines established by the International Conference of Harmonization Guidelines Q3D (ICH Q3D). In addition, a deep understanding of the reaction mechanism is very important if the final target is to develop efficient protocols that can be applied at industrial level. Experimental and theoretical studies pointed out the presence of two catalytic cycles depending on the counterion, shedding light on the role of base in catalyst reduction and acetylene coordination in the HCS coupling. Finally, the development of a cross-coupling reaction to form aryldifluoronitriles in the presence of copper is discussed, highlighting the importance of inserting fluorine atoms within biological structures and the use of readily available metals such as copper as an alternative to palladium.

Biomass Refinery as a Renewable Complement to the Petroleum Refinery

Biomass Refinery is a sequential of eleven thermochemical processes and one biological process with two initial basic treatments: prehydrolysis for lignocellulosics and low temperature conversion for biomass with medium-to-high content of lipids and proteins. The other ten processes are: effluent treatment plant, furfural plant, biodiesel plant, cellulignin dryer, calcination, fluidized bed boiler, authotermal reforming of cellulignin for syngas production, combined cycle of two-stroke low-speed engine or syngas turbine with fluidized bed boiler heat recovery, GTL technologies and ethanol from cellulose, prehydrolysate and syngas. Any kind of biomass such as wood, agricultural residues, municipal solid waste, seeds, cakes, sludges, excrements and used tires can be processed at the Biomass Refinery. Twelve basic products are generated such as cellulignin, animal feed, electric energy, fuels (ethanol, crude oil, biodiesel, char), petrochemical substitutes, some materials (ash, gypsum, fertilizers, silica, carbon black) and hydrogen. The technology is clean with recovery of energy and reuse of water, acid and effluents. Based on a holistic integration of various disciplines Biomass Refinery maximizes the simultaneous production of food, electric energy, liquid fuels and chemical products and some materials, achieving a competitive position with conventional and fossil fuel technologies, as well as payment capacity for biomass production. Biomass Refinery has a technical economical capability to complement the depletion of the conventional petroleum sources and to capture its GHGs resulting a biomass + petroleum ""green"" combination.

SHACC: a functional prototyper for a component calculus

Over the last decade component-based software development arose as a promising paradigm to deal with the ever increasing complexity in software design, evolution and reuse. SHACC is a prototyping tool for component-based systems in which components are modelled coinductively as generalized Mealy machines. The prototype is built as a HASKELL library endowed with a graphical user interface developed in Swing

Academic social network in EHES

This paper presents the foundations of an Academic Social Network (ASN) focusing the Bologna Declaration and the Bologna Process (BP) mobility issues using ontological support. An ASN will permit students to share commons academic interests, preferences and mobility paths in the European Higher Education Space (EHES). The description of the conceptual support is ontology based allowing knowledge sharing and reuse. An approach is presented by merging Academic Ontology to Support the Bologna Mobility Process with Friend of a Friend ontology. The resulting ontology supports the student mobility profile in the ASN. The strategies to make available, in the network, knowledge about mobility issues, are presented including knowledge discovery and simulation approaches to cover student's mobility scenarios for BP.

Reutilização das águas de tingimento utilizando a Nanofiltração

Este trabalho na área dos processos físicos de separação por membranas, nomeadamente, a nanofiltração (NF), tem como objectivo principal a recuperação dos efluentes resultantes das águas da 3ª lavagem utilizadas na operação de tingimento de fibras de algodão, com corantes reactivos. Estão inerentes as problemáticas: da escassez da água como matéria-prima na vertente de água potável; da diminuição de efluentes que necessitam de tratamentos devido à sua carga poluente; da recuperação sempre que seja viável dos produtos químicos adicionados nesta fase de tratamento das fibras de algodão e por último e não menos importante, da energia contida nestes efluentes que vão para o esgoto a temperaturas na ordem dos 50 ºC. A metodologia adoptada na realização deste trabalho consistiu, inicialmente num estudo sobre os trabalhos realizados até hoje nesta área, seguindo-se a recolha dos efluentes na empresa ―Estamparia Têxtil Adalberto Pinto da Silva, S.A.‖ (ETAPS) e posterior estudo da recuperação dos efluentes em causa pelo processo de NF utilizando a membrana NF270-2540 da empresa FILMTEC. Os efluentes estudados no presente trabalho continham corantes reactivos sendo um corante azul-claro (CAC) de composição (Amarelo Bril Remazol GL 150% + Azul Brilhante Remazol BB 133% + Azul Turqueza Remazol G) e o outro corante azul-marinho (CAM) de composição (Preto Remazol B 133% + Vermelho Remazol RGB + Amarelo Ouro Remazol RGB). Estes estudos de recuperação compreenderam basicamente 3 fases: caracterização do efluente recolhido na empresa; tratamento desse efluente utilizando uma instalação piloto de NF de fluxo cruzado ou também conhecido por membrana de fluxo tangencial instalado no Laboratório de Tecnologia (LT) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), e caracterização dos permeados e dos rejeitados obtidos. A análise de resultados do presente trabalho permitiu concluir ser possível a recuperação e reutilização das 3ª águas de lavagem do processo de tingimento quando tratadas pelo processo de NF a pressões de operação de 6 bar. Nestas circunstâncias os permeados obtidos (tanto no efluente com corante azul-claro como no efluente com corante azul-marinho) apresentam valores, em todos os parâmetros estudados, significativamente abaixo dos valores limites recomendáveis para uma água de abastecimento na Industria Têxtil (IT). Salienta-se reduções mais expressivas nos permeados do corante CAM, com vários parâmetros a sofrerem reduções no intervalo de 98 a 100%, nomeadamente, na cor, turvação, CQO, dureza total, alumínio e manganês. Os resultados obtidos para as pressões de operação de 4 e 8 bar mostram alguns parâmetros com valores acima dos recomendados para uma água de abastecimento na Indústria Têxtil, nomeadamente a cor no corante CAC quando se opera a 4 bar e no corante CAM quando se opera a 8 bar e os sulfatos e ferro no CAM à pressão de 4 bar. Estes resultados mostram ser possível a reutilização da água na própria instalação industrial, trazendo um benefício económico e ambiental, pela redução no consumo de água fresca e energia, além da redução do volume de efluentes que necessitam ser tratados, estando na mesma linha de pensamento de Gross et al (1999), que refere que o uso de membranas para o tratamento de efluentes do processo de tingimento tem como principal objectivo a viabilidade económica, a redução no consumo de água, de sais, de corantes e energia, bem como, a redução do volume de efluentes a ser tratado.

Contribuição para o estudo dos subprodutos de uma ETAR: gradados e areias

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, na Área de Especialização de Hidráulica

A qualitative assessment of modularity in CaesarJ components based on implementations of design patterns

Tese de Mestrado em Engenharia Informática

Schem@Doc: a web-based XML schema visualizer

XML Schema is one of the most used specifications for defining types of XML documents. It provides an extensive set of primitive data types, ways to extend and reuse definitions and an XML syntax that simplifies automatic manipulation. However, many features that make XML Schema Definitions (XSD) so interesting also make them rather cumbersome to read. Several tools to visualize and browse schema definitions have been proposed to cope with this issue. The novel approach proposed in this paper is to base XSD visualization and navigation on the XML document itself, using solely the web browser, without requiring a pre-processing step or an intermediate representation. We present the design and implementation of a web-based XML Schema browser called schem@Doc that operates over the XSD file itself. With this approach, XSD visualization is synchronized with the source file and always reflects its current state. This tool fits well in the schema development process and is easy to integrate in web repositories containing large numbers of XSD files.

O Arquivo Audiovisual da SIC: a reutilização dos conteúdos da estação na produção diária de notícias

Relatório de estágio apresentado à Escola Superior de Comunicação Social como parte dos requisitos para obtenção de grau de mestre em Audiovisual e Multimédia.

Greener Selective Cycloalkane Oxidations with Hydrogen Peroxide Catalyzed by Copper-5-(4-pyridyl)tetrazolate Metal-Organic Frameworks

Microwave assisted synthesis of the Cu(I) compound [Cu(µ4-4-ptz)]n [1, 4-ptz = 5-(4-pyridyl)tetrazolate] has been performed by employing a relatively easy method and within a shorter period of time compared to its sister compounds. The syntheses of the Cu(II) compounds [Cu3(µ3-4-ptz)4(µ2-N3)2(DMF)2]n∙(DMF)2n (2) and [Cu(µ2-4-ptz)2(H2O)2]n (3) using a similar method were reported previously by us. MOFs 1-3 revealed high catalytic activity toward oxidation of cyclic alkanes (cyclopentane, -hexane and -octane) with aqueous hydrogen peroxide, under very mild conditions (at room temperature), without any added solvent or additive. The most efficient system (2/H2O2) showed, for the oxidation of cyclohexane, a turnover number (TON) of 396 (TOF of 40 h−1), with an overall product yield (cyclohexanol and cyclohexanone) of 40% relative to the substrate. Moreover, the heterogeneous catalytic systems 1–3 allowed an easy catalyst recovery and reuse, at least for four consecutive cycles, maintaining ca. 90% of the initial high activity and concomitant high selectivity.

An Approach To Publish a Data Warehouse Content as Linked Data

Mestrado em Engenharia Informática - Área de Especialização em Tecnologias do Conhecimento e Decisão

Auditoria à gestão de resíduos industriais

A presente dissertação foi realizada em colaboração com o grupo empresarial Monteiro, Ribas, tendo como principal objectivo a realização de uma auditoria à gestão dos resíduos industriais produzidos pelas suas fábricas localizadas na Estrada da Circunvalação, no Porto. Para cumprir este objectivo, inicialmente foi efectuado um levantamento das obrigações legais relativas aos resíduos e foram procuradas práticas aconselhadas para a gestão interna. Para cada uma das fábricas, verificaram-se, quais os resíduos produzidos e analisaram-se os seus percursos, considerando as suas origens, os locais e modos de acondicionamento na origem, os modos de transporte interno, os locais e modos de armazenagem preliminar, e ainda, as quantidades produzidas, os transportadores, os operadores finais e as operações finais de gestão, sendo que estas quatro últimas informações são relativas ao ano 2013. De seguida procedeu-se à realização da auditoria nas diferentes unidades, verificando o cumprimento dos requisitos legais e das boas práticas em matéria de gestão de resíduos. As principais não conformidades detectadas, comuns às várias unidades fabris foram a inexistência de local/recipiente definido para acondicionamento de alguns resíduos, a falta ou insuficiente identificação de recipientes/zonas de acondicionamento, a inexistência de bacias de retenção para resíduos líquidos perigosos, o facto de no transporte interno apenas os resíduos perigosos serem cobertos e, os resíduos líquidos perigosos não serem transportados sobre bacias de retenção móveis nem com o material necessário para absorver derrames. Para cada resíduo e para cada unidade industrial foram propostas medidas correctivas e/ou de melhoria, quando aplicável. Relativamente à armazenagem preliminar, a principal inconformidade detectada foi o facto de todos os parques (quatro) possuírem resíduos perigosos no momento das auditorias, o que não é adequado. Foram propostas medidas correctivas e/ou de melhoria para cada parque. Como proposta global, tendo em conta factores económicos e de segurança, sugeriu-se que apenas o parque de resíduos perigosos possa armazenar este tipo de resíduos, pelo que os procedimentos de transporte interno devem ser melhorados, fazendo com que estes resíduos sejam transportados directamente para o parque de resíduos perigosos. Desta forma dois dos parques devem sofrer algumas remodelações, nomeadamente serem cobertos e fechados, ainda que não totalmente, e o parque de resíduos perigosos deve ser fechado, mantendo aberturas para ventilação, deve ser equipado com kit´s de contenção de derrames, fichas de segurança, procedimentos a realizar em caso de emergência, e ainda, devido ao facto do sistema de contenção de derrames ser pequeno face ao total de armazenamento, aconselha-se o uso de bacias de retenção para alguns dos recipientes de resíduos líquidos perigosos. Ao longo deste processo e em consequência da realização da auditoria, algumas situações consideradas não conformes foram sendo corrigidas. Também foram preparadas instruções de trabalho adequadas que serão posteriormente disponibilizadas. Foi ainda elaborada uma metodologia de avaliação de processos como base de trabalho para redução dos resíduos gerados. A etapa escolhida para a aplicação da mesma foi uma etapa auxiliar do processo produtivo da Monteiro, Ribas - Revestimentos, S.A - a limpeza de cubas com solventes, por forma a tentar minimizar os resíduos de solventes produzidos nesta operação. Uma vez que a fábrica já realiza a operação tendo em consideração medidas de prevenção e reutilização, a reciclagem é neste momento a única forma de tentar minimizar os resíduos de solventes. Foram então estudadas duas opções, nomeadamente a aquisição de um equipamento de regeneração de solventes e a contratação de uma operadora que proceda à regeneração dos resíduos de solventes e faça o retorno do solvente regenerado. A primeira opção poderá permitir uma redução de cerca de 95% na produção de resíduos de solventes e na aquisição de solvente puro, estimando-se uma poupança anual de cerca de **** €, com um período de recuperação do capital de cerca de 16 meses e a segunda pode conduzir a uma redução significativa na aquisição de solvente puro, cerca de 65%, e a uma poupança anual de cerca de **** €.

Microbiological contamination of a hemodialysis center water distribution system

The microbiological monitoring of the water used for hemodialysis is extremely important, especially because of the debilitated immune system of patients suffering from chronic renal insufficiency. To investigate the occurrence and species diversity of bacteria in waters, water samples were collected monthly from a hemodialysis center in upstate São Paulo and tap water samples at the terminal sites of the distribution system was sampled repeatedly (22 times) at each of five points in the distribution system; a further 36 samples were taken from cannulae in 19 hemodialysis machines that were ready for the next patient, four samples from the reuse system and 13 from the water storage system. To identify bacteria, samples were filtered through 0.22 µm-pore membranes; for mycobacteria, 0.45 µm pores were used. Conventional microbiological and molecular methods were used in the analysis. Bacteria were isolated from the distribution system (128 isolates), kidney machine water (43) and reuse system (3). Among these isolates, 32 were Gram-positive rods, 120 Gram-negative rods, 20 Gram-positive cocci and 11 mycobacteria. We propose the continual monitoring of the water supplies in hemodialysis centers and the adoption of effective prophylactic measures that minimize the exposure of these immunodeficient patients to contaminated sources of water.

Estudo da Resistência Mecânica do Betão com Agregado Cerâmico Vermelho

Os sectores da construção e demolição de edifícios são responsáveis por um elevado volume de produção de resíduos. Estes resíduos são normalmente direcionados para aterros, que se encontram, neste momento, sobrelotados. Esta falta de capacidade de receção de resíduos tem como consequência imediata o aumento dos valores monetários associados ao depósito destes materiais excedentários. Com a elevada produção destes resíduos torna-se importante a sua reciclagem e reutilização. No caso da Engenharia Civil, uma grande produtora de resíduos, seria ainda mais interessante o seu reaproveitamento imediato na área. Nesta investigação, pretendeu-se avaliar o desempenho mecânico de betões com diferentes percentagens de agregados cerâmicos vermelhos. Essa investigação passou numa fase inicial pelo estado fresco do betão, de forma a analisar a sua trabalhabilidade. Na fase seguinte, analisou-se no estado endurecido, a resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral. Para concretização deste objetivo produziram-se três tipos de betões: um de referência (areia fina e brita fina), um betão com incorporação de agregados finos e grossos de cerâmica vermelha, juntamente com a areia fina e a brita fina, e o terceiro, um betão com a substituição total da areia fina por cerâmica fina. A realização desta investigação, demostrou que os betões com a incorporação de agregado cerâmico vermelho apresentam resultados de boa qualidade, sendo plausível a sua utilização em estruturas.