Dispositivos moleculares com base em sistemas fotocrómicos

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Química,especialidade de Química-Física, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Previsão de avarias em transformadores de potência através da análise de ensaios físico-químicos

Os Transformadores de potência são máquinas de elevada importância ao nível dos Sistemas Elétricos de Energia (SEE) uma vez que são estas máquinas que possibilitam a interligação dos diferentes níveis de tensão da rede e a transmissão de energia elétrica em Corrente Alternada (CA). Geralmente, estas máquinas são de grandes dimensões e de elevado nível de complexidade construtiva. Caracterizam-se por possuírem períodos de vida útil bastante elevados (vinte a trinta anos) e preços elevados, o que conduz a um nível de exigência de fiabilidade muito elevada, uma vez que não e viável a existência de muitos equipamentos de reserva nos SEE. Com o objetivo de tentar maximizar o período de vida útil dos transformadores de potência e a sua fiabilidade, tenta-se, cada vez mais, implementar conceitos de manutenção preventiva a este tipo de máquinas. No entanto, a gestão da sua vida útil e extremamente complexa na medida em que, estas máquinas têm vários componentes cruciais e suscetiveis de originar falhas e, quase todos eles, encontram-se no interior de uma cuba. Desta forma, não e possível obter uma imagem do seu estado, em tempo real, sem colocar o transformador fora de serviço, algo que acarreta custos elevados. Por este motivo, desenvolveu-se uma técnica que permite obter uma indicação do estado do transformador, em tempo real, sem o retirar de serviço, colhendo amostras do óleo isolante e procedendo a sua análise físico-química e Analise Gases Dissolvidos (DGA). As análises aos óleos isolantes tem vindo a adquirir uma preponderância muito elevada no diagnóstico de falhas e na analise do estado de conservação destes equipamentos tendo-se desenvolvido regras para interpretação dos parâmetros dos óleos com carácter normativo. Considerando o conhecimento relativo a interpretação dos ensaios físico-químicos e DGA ao oleol, e possível desenvolver ferramentas capazes de otimizar essas mesmas interpretações e aplicar esse conhecimento no sentido de prever a sua evolução, assim como o surgimento de possíveis falhas em transformadores, para assim otimizar os processos de manutenção. Neste campo as Redes Neuronais Artificiais (RNAs) têm um papel fundamental

Avaliação da reutilização de água residual tratada para consumo humano por processos de separação por membranas

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária

Sistemas bacterianos competentes em biotransformação humana para estudos mecanísticos e toxicológicos

Devido às limitações de sistemas in vitro atuais, existe uma necessidade de modelos celulares especializados em mimetizar propriamente a biotransformação humana. Além da aplicação destes novos sistemas na avaliação e estudo de toxicidade químicos, estes sistemas permitem o uso em estudos funcionais e mecanísticos de enzimas de biotransformação humanas. Nesta dissertação é abordado o desenvolvimento de modelos celulares competentes em enzimas de biotransformação humanas, aplicado na avaliação de um dos principais metabolitos do fármaco antirretroviral Nevirapina (NVP), como também num estudo mecanístico do importante fator proteico na biotransformação humana, a NADPH citocromo P450 oxido-redutase (CPR). NVP é frequentemente usado no tratamento de HIV-1 e tem sido associado a efeitos adversos como lesões hepáticas e erupções cutâneas severas. Evidências apontam ao envolvimento de citocromos P450 e subsequente sulfonação por sulfotransferases na formação de metabolitos reativos. Contudo, testes padrão in vitro não demonstraram evidências de mutagenicidade ou clastogenicidade. Neste estudo, utilizando uma estirpe de S. typhimurium, competente na expressão controlável e estável de sulfotransferase 1A1 (SULT1A1) humana, demonstrou-se mutagenicidade de 12-hidroxi-NVP dependente de SULT1A1. A enzima CPR está envolvida nas principais reações de biotransformação de xenobióticos, além de interagir com outras proteínas importantes com funções celulares importantes. O mecanismo pelo qual CPR doa eletrões aos seus parceiros redox não é completamente claro. Foi desenvolvido um sistema de E. coli para ser aplicado em estudos mecanísticos sobre a doação de eletrões de CPR. Este novo sistema co expressa CPR e hemeoxigenase I (HO-1) humanas, que depende importantemente de CPR, sendo sustentada por sete eletrões doados por cada ciclo enzimático. As condições de cultura foram otimizadas para níveis de expressão CPR/HO-1 aproximados à estequiometria verificada em humanos. Este modelo células foi aplicado no desenvolvimento de um ensaio de cinética de HO-1, focando-se em vários parâmetros para a sua otimização.

ESTUDO DOS CONSTITUINTES QUÍMICOS DAS CASCAS DA MADEIRA DE Trattinnickia peruviana

O estudo fitoquímico de T. peruvianaSwart ex Loes levou ao isolamento das substâncias liquenxantona, α e β-amirinas, β-sitosterol, estigmasterol e campesierol, cuja identificação química foi feita através da análise de seus dados espectrais. A co-ocorrência dos esteróides é relatada pela primeira vez no gênero Trattinnickia.

Carbono orgânico nas frações granulométricas e substâncias húmicas de um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico - LVAd sob diferentes agrossistemas

No presente estudo foram avaliados os teores de carbono orgânico total nas frações húmicas e granulométricas de um Latossolo Vermelho Amarelo distrófico sob quatro sistemas de uso: Floresta nativa (FL), agrossilvopastoril (SS), agroflorestal (SA) e pastagem (PA), na região norte mato-grossense. As amostras do solo foram coletadas em Juruena e Juara, Mato Grosso e preparadas para posterior fracionamento físico e químico. Os resultados indicaram que os diferentes sistemas de uso do solo influenciaram diretamente na quantidade de carbono orgânico total das frações granulométricas e das substâncias húmicas dos solos. O sistema agrossilvopastoril apresentou pronunciada diferenciação em relação aos demais sistemas estudados, principalmente quanto à concentração de humina e ácidos fúlvicos livres. A distribuição do carbono orgânico total na fração granulométrica fina (< 53 μm) foi superior a da fração grosseira (> 53 μm) para todos os agrossistemas, indicando maior presença de material orgânico agregado ao silte e argila.

Constituintes químicos do caule de Protium hebetatuml (Burseraceae)

Protium é um gênero que se destaca na família Burceraceae, compreende cerca de 146 espécies, das quais um pequeno número tem sido estudada do ponto de vista fitoquímico. Neste trabalho, foram isolados os terpenoides α- e β-amirina, os esteroides campesterol, estigmasterol e sitosterol e a cumarina escopoletina, a partir do tronco de Protium hebetatuml. As estruturas destas substâncias foram identificadas por RMN, MS, IV e por comparação com dados espectrais obtidos naa literatura e com amostras autênticas.

Nitrogênio mineral e microbiano do solo em sistemas agroflorestais com palma de óleo na Amazônia oriental

O sucesso da produção de palma de óleo (Elaeis guineensis Jacq.) em sistemas agroflorestais (SAFs) na Amazônia está condicionado ao manejo sustentável do solo, em especial dos atributos químicos e microbiológicos. Nosso objetivo foi avaliar o impacto de SAFs com palma de óleo sobre os teores de nitrogênio (N) mineral e microbiano do solo, em função da sazonalidade pluviométrica. Avaliamos diferentes formas de N do solo (N microbiano, nitrato, amônio), além da concentração de carbono (C) do solo, em SAFs com baixa e alta diversidade de espécies cultivadas, os quais foram comparados com uma floresta secundária adjacente de 13 anos de idade. Para a maioria das variáveis analisadas (N total, relação C:N, N microbiano, relação N microbiano:N total, amônio) houve diferença significativa somente entre as épocas de amostragem. A concentração média de C no solo sob o SAF com alta diversidade (15,6 mg g-1) foi maior do que na floresta (13 mg g-1). Na época chuvosa a concentração de nitrato no SAF com alta diversidade foi 5,1 mg (N) kg-1 (solo), maior do que nos demais tipos de vegetação, resultando em menor concentração média de amônio no solo sob esse SAF, cujo valor foi 9,6 mg (N) kg-1 (solo). A mineralização do N no SAF com baixa diversidade, na época seca, foi 0,1 mg (N) kg-1 (solo) dia-1, menor do que nos demais tipos de vegetação. As variáveis analisadas foram mais sensíveis à sazonalidade da precipitação pluviométrica do que à conversão de floresta secundária em SAFs com palma de óleo.

Zeolitas selectoras: Adecuada modificación y aplicación en procesos catalíticos de interés para la industria química pesada, químicos finos y catálisis ambiental

Objetivo General: Desarrollo de sistemas catalíticos (catalizador-tipo de reactor-condiciones operativas, simulación del proceso molecular y microscópico) de interés para la industria química y especialidades. Objetivos Parciales: Objetivo 1: Preparación de catalizadores. Objetivo 2: Simulación y predicción de estructura y actividad catalítica. Objetivo 3: Corroboración por métodos instrumentales y catalíticos. Objetivo 4: Ingeniería de las reacciones catalíticas que se desarrollan dentro de la "mas pequeña planta química conocida" confinada en el interior de los catalizadores (5.5 Å x 5.6 Å x 1.5µm). Objetivo 5: Ingeniería de los procesos catalíticos, por aplicación de métodos de cálculo por computadora. Objetivo 6: Formulación del sistema catalítico adecuado. Objetivo 7: Construcción de un sistema catalítico a escala laboratorio multipropósito. Objetivo 8: Especialización de los recursos humanos en cada tarea especificada. Objetivo 9: Divulgación y transferencia de los resultados. Objetivo 10: Complementación con investigadores de otros organismos nacionales o internacionales.

Evaluación de aspectos agronómicos, químicos-nutricionales y tecnológicos de lupinos y quínoas. Agronomic, chemical-nutritional and technological evaluation of lupin and quinoa grain crops.

Este proyecto desarrolla estudios multidisciplinarios para contribuir con información avalada por métodos científicos, a propuestas de desarrollos regionales agronómicos y de tecnología de alimentos en la provincia de Córdoba. Se propone realizar evaluaciones de factibilidad de cultivo de variedades de lupinos y quínoas en parcelas experimentales y huertas, verificar las características químico-nutricionales de los granos y establecer mecanismos tecnológicos, para poder presentar productos alimenticios viables de comercialización. Estos granos, poco conocidos en los hábitos nutricionales actuales, fueron considerados desde la antigüedad por distintas civilizaciones, como importantes fuentes de alimento vegetal. En la actualidad la necesidad de contar con nuevas fuentes de alimentos provenientes de sistemas auto-sustentables y manufacturación artesanal, ha llevado investigar alternativas de nuevos cultivos y a revalorizar aquellos que han sucumbido a las tecnologías modernas. Tanto los granos de quínoa como la de los lupinos han cobrado interés a nivel internacional por su alto valor nutricional, farmacológico y por sus cualidades de plantas rústicas a los manejos de cultivo. Es por esas razones, que se propone desarrollar un proyecto de investigación con transferencia de tecnología, para contar con experiencias que permitan establecer los lineamientos agronómicos y de tecnología de alimentos necesarios para promover los granos de lupinos y quínoas dentro de los planes nutricionales de nuestra sociedad. La importancia de este proyecto se fundamenta en la necesidad de buscar nuevas alternativas de cultivos que se adapten a los recursos de clima y suelo en áreas rurales de las sierras de Córdoba y promover nuevos emprendimientos relacionados con los sectores agrícolas y de la alimentación. Para su mejor desarrollo el proyecto está diagramado en tres módulos que cubren las siguientes áreas: Módulo 1, ensayos de cultivo en parcelas experimentales y huertas comunales; Módulo 2, análisis químicos-nutricionales; Módulo 3, diseño y adaptación de equipamiento para la manufacturación de alimentos. La metodología de investigación está ampliamente respaldada por la experiencia que cuenta el equipo de trabajo en los módulos propuestos y que puede ser verificada en la producción científica plasmada en trabajos publicados en revistas con referato nacionales e internacionales, presentaciones a congresos y direcciones de tesis.

Efecto de la forestación con pináceas sobre la biodiversidad y el funcionamiento de sistemas fluviales serranos en pastizales de altura. Pine afforestation effects on ecosystem functioning and biodiversity in mountain pastureland fluvial systems.

Las acciones antrópicas han alterado los ecosistemas a escala global mediante cambios en la estructura y función de los sistemas terrestres y acuáticos. En este sentido, la deforestación de bosques ripariales impacta fuertemente sobre los sistemas lóticos como así también el proceso inverso, la conversión de pasturas naturales a bosques debido a forestaciones extensivas. Las nacientes de los arroyos de la provincia de Córdoba se ubican en pastizales dominados por gramíneas, muchos de los cuales han sido reemplazados por plantaciones de coníferas, con potenciales efectos sobre la estructura y el funcionamiento de los cursos de agua. En consecuencia, la evaluación de los efectos de esta actividad forestal sobre los arroyos es esencial para la implementación de adecuadas estrategias de manejo y conservación del recurso acuático. El objetivo de este proyecto es evaluar los efectos de la forestación con pináceas sobre la estructura y el funcionamiento de sistemas fluviales en pastizales de altura de las sierras de Córdoba. Se pretende analizar la dinámica de la biota acuática en arroyos de pastizales y en arroyos forestados. Se cuantificarán productores primarios y materia orgánica particulada y se medirán procesos ecológicos como la producción primaria y descomposición de materia orgánica gruesa. Se espera que la forestación con pináceas altere el ciclo de los nutrientes, disminuya el caudal y cambie el balance de temperatura al incrementar la sombra y el ingreso de materia orgánica particulada gruesa. En consecuencia, y debido a los cambios abióticos contrastantes generados por la implantación de pinos, podrían detectarse alteraciones drásticas en el ecosistema. Se seleccionarán seis arroyos de la subcuenca del arroyo Santa Rosa (Subcuenca Ctalamochita). Tres arroyos discurren en pastizales naturales y tres en áreas forestadas con pináceas. Se tomarán muestras de invertebrados y materia orgánica en el bentos en aguas altas y aguas bajas y se registrarán parámetros físico-químicos. Se colectarán muestras de perifiton para análisis de especies, biomasa y clorofila. Se realizarán experimentos de campo para medir la tasa de degradación de la materia orgánica y la producción primaria. La detección del grado de alteración de los sistemas naturales es el punto de partida para la implementación de apropiadas estragias de manejo del recurso. Entre los indicadores que permitirán verificar el efecto de las forestaciones estan los cambios en la biodiversidad, en la tasa de degradación de materia orgánica y en la producción primaria, como así también en la dinámica de los nutrientes y en los ciclos de caudales. Esta propuesta pretende generar lazos de interrelación entre distintos sectores para la implementación efectiva de planes de conservación y restauración y propiciar las relaciones necesarias para el logro de objetivos que beneficien a la sociedad como un todo.

Desarrollo de sistemas de producción de manzano en agricultura ecológica

La última década del pasado siglo se caracterizó por un interés y preocupación creciente de la sociedad por la sanidad y calidad agroalimentaria y, además, por los efectos medioambientales de la actividad agrícola. La metodología de la Producción Integrada, usada por los agricultores de diversos países europeos desde inicios de los 90, ha mejorado en los últimos años el uso de fertilizantes y pesticidas, ha sustituido los productos fitosanitarios de amplio espectro por otros más selectivos y ha permitido una reducción del número de insumos en el proceso productivo. Sin embargo, la carga contaminante de la agricultura sobre el medio ambiente y las aguas subterráneas se considera todavía excesiva y se cree que se puede avanzar todavía más en la limitación y/o sustitución de sustancias químicas de los actuales métodos de producción. La Agricultura Ecológica (AE) constituye en si misma una respuesta a este interés social, pero se aplica a baja escala en fruticultura debido, principalmente, al insuficiente conocimiento de las técnicas de producción en AE y a la escasez de datos experimentales que podrían facilitar la aplicación a escala comercial de los métodos alternativos a los químicos convencionales. Este proyecto se planteó para identificar los puntos críticos de la producción ecológica de manzana de mesa y para dar respuesta técnica a esos aspectos problemáticos, de forma que permitieran la producción ecológica de manzana de mesa en las condiciones del Noreste peninsular.

Análisis del ciclo de vida de sistemas de tratamiento de aguas residuales: influencia de los materiales utilizados

En este proyecto se tiene como objetivo comparar una EDAR específica con otras tres, desde el punto de vista ambiental, y establecer diferentes alternativas. En particular, se ha evaluado la mejor alternativa en la obtención de energía eléctrica para la propia utilización de la planta de tratamiento de aguas residuales, a partir del biogás generado en el digestor en la línea de lodos. En este tipo de instalaciones, entre las alternativas tanto en su uso actual como en fase de desarrollo, el motor de cogeneración de electricidad y el calor es el más utilizado para obtener simultáneamente la electricidad necesaria para las instalaciones y el calor necesario para mantener el digestor de lodos a la temperatura de trabajo (36ºC aproximadamente). Las otras alternativas evaluadas en este estudio son las pilas de biogás de membrana electrolítica polimérica (en inglés Polymeric Electrolyte Membrane, PEM) y las pilas de óxidos sólidos (en inglés Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) con una turbina de gas (sistema híbrido SOFC-GT). Por otro lado, se estudian las características de los materiales que componen los dispositivos MEC (microbial electrolysis cell) y las pilas PEM y SOFC, así como las ventajas e inconvenientes de usar estas nuevas tecnologías en el tratamiento de aguas residuales, así como la evaluación del impacto ambiental de la EDAR objeto de estudio, que se ha llevado a cabo utilizando el análisis de ciclo de vida (ACV). El ACV es una herramienta que permite comparar diferentes procesos o productos que tengan la misma función, y así evaluar la alternativa que conlleve una mejora en el medio ambiental. La metodología de ACV pretende evaluar en detalle el ciclo de vida completo de un producto o proceso. Un ACV se suele definir de tipo "cradle to grave" o "desde la cuna hasta la tumba" o bien de tipo "gate to gate", o "de puerta a puerta". En el primer caso el estudio analiza el ciclo de vida completo del sistema, dese el origen hasta el final, mientras que en el segundo caso el ACV no tiene en cuenta su disposición final (vertedero, reciclaje, etc.). Un estudio de ACV del primer tipo conlleva hacer un estudio muy detallado, que en la práctica puede resultar muy largo y laborioso por la dificultad de encontrar todos los datos necesarios. Por ello, muchos estudios de ACV que se encuentran en la literatura suelen ser del tipo "gate to gate". Además, hay que esablecer las fronteras del sistema a estudiar, ya que hay procesos que tienen muy poca contribución a las categorías de impacto ambiental. En una EDAR los principales procesos considerados en el ACV llevado a cabo son el consumo de productos químicos, de electricidad, la producción de lodos y su utilización como composta, el biogás y su utilización para producir electricidad, los residuos sólidos y las distintas emisiones al medio producidas por el propio funcionamiento de la EDAR. Las operaciones relacionadas indirectamente como el transporte de los lodos, de productos químicos, de los residuos sólidos y la infraestructura con una vida media de 30 años no influyen significativamente en los resultados, por ejemplo el transporte de los lodos con un camión a 30km contribuyen en menos de 1% en todas las categorías de impacto. De acuerdo con las normativas ISO series 14040 que regulan las pautas de un ACV, se establece una unidad funcional apropiada, o sea habitante equivalente, ya que es la más apropiada por tener en cuenta la carga contaminante en el agua a tratar, parámetro imprescindible para comparar EDARs. Redefiniendo las fronteras, se realiza un ACV del depósito del biogás sin tener en cuenta el resto de la instalación y se toma como unidad funcional m3 de biogás, en el caso concreto de obtener biogás mediante un dispositivo MEC, que maximiza la cantidad de hidrógeno en detrimento de la cantidad de metano contenido en el biogás, observándose que la contribución de un biogás con un alto contenido en hidrógeno y, por tanto bajo en metano, produce una mejora ambiental. Las categorías de impacto ambiental que tienen contribución son el calentamiento global y la oxidación fotoquímica; el dispositivo MEC hace quela contribución a estas categorías de impacto sea de un orden de magnitud inferior con respecto al biogás generado en un digestor. Además, si se produce la combustión del biogás, la única categoría de impacto que tiene contribución es la de calentamiento global; para una dispositivo MEC la contribución sigue siendo un orden de magnitud inferior con respecto al biogás de un digestor de lodos.

Produção de fitomassa e atributos químicos do solo sob cultivo em aléias e sob vegetação nativa de cerrado

Os sistemas agroflorestais podem aliar produção de alimentos com conservação dos recursos naturais, buscando economia de fertilizantes a partir da reciclagem de nutrientes. A produção de fitomassa e o aporte de nutrientes foram quantificados num cultivo em aléias e em área de vegetação nativa de cerrado em Botucatu (SP), com vistas em verificar as influências do sistema agroflorestal nos atributos químicos do solo. A leucena foi plantada em linhas em 1987, com espaçamento de 6 m, após calagem e aplicação de P. As linhas da leguminosa foram podadas anualmente, permitindo o cultivo intercalar de centeio + aveia e milho + feijão, durante a estação seca e chuvosa, respectivamente. A produção anual de fitomassa no sistema agroflorestal foi de 11.036 kg ha-1 de massa seca, com um aporte mineral pelas plantas de (kg ha-1) 149,0 de N, 9,4 de P, 70,0 de K, 75,2 de Ca e 31,1 de Mg. O pH do solo e os teores de Ca e Mg nesse sistema foram superiores aos do cerrado, o que se atribuiu ao efeito do calcário. A adubação verde, principalmente a fitomassa da leucena, colaborou na alteração dos teores de matéria orgânica, N e P no solo sob cultivo em aléias.

Alteração de atributos químicos no perfil do solo pela calagem superficial em campo nativo

Grande parte das áreas ocupadas por pastagens no estado do Rio Grande do Sul apresentam solos ácidos que, se convenientemente corrigidos, podem ser incorporados na produção de grãos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a alteração de atributos químicos no perfil de um solo ácido de campo natural após receber a aplicação de calcário e ser cultivado sob diferentes manejos. Dois experimentos foram realizados: um no campo e outro em colunas de solo, em laboratório. O experimento de campo foi instalado em 1993 em área de pastagem natural nunca antes cultivada, em Latossolo Vermelho distrófico típico, no município de Cruz Alta (RS). Foram aplicadas quatro doses de calcário dolomítico (0, 2, 4 e 6 t ha-1), sem incorporação ao solo (sistema plantio direto) e com incorporação (cultivo convencional). Após 42 meses de cultivo contínuo com espécies anuais (verão e inverno), amostras de solo foram coletadas em diferentes camadas no perfil do solo na área experimental e em área adjacente de campo nativo. Nesta ocasião, foram, também, coletadas colunas de PVC com amostras indeformadas de solo nas parcelas testemunhas (sem aplicação de calcário) de ambos os tratamentos de manejo de solo e na área de campo nativo, adjacente. Nelas, foram aplicadas, na superfície do solo, duas doses de calcário (0 e 6 t ha-1) e submetidas a uma chuva simulada de 32,5 mm por semana durante 25 semanas. O solo de ambos os experimentos foi analisado em diversas camadas. Enquanto os valores dos atributos químicos foram uniformes na camada de solo mobilizada para a incorporação do calcário no cultivo convencional, houve alteração em profundidade quando o calcário foi distribuído na superfície e cultivado no sistema plantio direto. A magnitude e a profundidade das camadas afetadas foram proporcionais às doses de calcário aplicadas. As alterações ocorreram em maior profundidade no campo nativo do que nos sistemas plantio direto e convencional pela aplicação superficial de calcário em colunas indeformadas de solo e submetidas à chuva simulada. A utilização do campo nativo para o cultivo de espécies anuais por 42 meses alterou substancialmente os atributos químicos originais, independentemente do manejo.