Estudo da utilização de polímeros naturais como auxiliares de floculação no tratamento de água para fins industriais

Este trabalho consiste em avaliar a eficiência de novas alternativas de uso com as espécies naturais do quiabo (Abelmoschus esculentus), da semente de angico-vermelho (Anadenanthera peregrina (L.) Speng) e da semente de olho-de-dragão (Adenanthera pavonina L.) conhecido também como falso angico, pulverizados com granulometria de 0,074 mm, para tratamento de água como polímeros naturais auxiliar de floculação na remoção principalmente dos parâmetros turbidez e cor para fins industriais, através de tratamento em ensaio no mecanismo de varredura utilizando o equipamento estático de bancada Jar Test com adição de coagulante químico (sulfato de alumínio). O pó dos polímeros foi obtido após higienização, secagem, trituração, moagem, peneiramento, e utilizado no processo de coagulação, floculação e sedimentação para testar a eficiência de cada um, quando usado só e quando usado em conjunto com o coagulante químico, seguido da análise dos parâmetros físico-químicos pH, turbidez, cor aparente, cor verdadeira e temperatura. Os resultados mostraram que o polímero do quiabo apresentou melhor eficiência na remoção da turbidez e cor em relação às mesmas dosagens usadas com os demais polímeros analisados e quando se fez a redução da dosagem do coagulante usado em conjunto com os polímeros, observou uma ótima remoção da turbidez, principalmente com o conjunto coagulante e polímero de quiabo, com a eficiência de remoção de 94% da turbidez e de 98% da cor com dosagem ótima do quiabo igual a 1,0 mg/L e do coagulante de 10 mg/L. Portanto é possível fazer uma redução da dosagem do coagulante quando usado em conjunto com o auxiliar de floculação, pois o polímero de quiabo pode ser usado para tratamento de água e frente à possibilidade de múltiplos usos econômicos e ecológicos na indústria.

Avaliação da influência da temperatura e do tratamento enzimático no comportamento reológico do suco de abacaxi pérola (Ananas Comosus L. merr.)

O objetivo deste trabalho foi determinar o comportamento reológico do suco de abacaxi- pérola natural e tratado com enzimas pectinolíticas. As condições de tratamento enzimático foram otimizadas através de um planejamento experimental do tipo fatorial completo 2^k, com três repetições do ponto central. Na avaliação do comportamento reológico foram utilizadas duas amostras submetidas a peneiramento (N e D), analisadas em quatro diferentes temperaturas (10; 25; 50 e 65 °C). As análises reológicas foram realizadas utilizando um viscosímetro de cilindros concêntricos Brookfield e os dados experimentais foram ajustados ao modelo de Mizrahi-Berk. A relação entre temperatura e viscosidade aparente foi descrita por uma equação tipo Arrhenius. A otimização da atividade enzimática indicou, através da análise de variância e da metodologia de superfície de resposta, que as variáveis temperatura e tempo de tratamento exerceram efeito estatisticamente significativo (p<0,05) sobre a concentração de pectina presente na amostra. O modelo utilizado mostrou-se adequado para descrever o comportamento reológico dos sucos de acordo com os parâmetros R², χ² e B_f. Os baixos valores obtidos para o índice de comportamento indicaram um comportamento pseudoplástico (n<1). A temperatura exerceu influência sobre a tensão de cisalhamento e a viscosidade aparente dos sucos analisados, sendo os menores valores observados nas amostras analisadas a 65 °C. A equação tipo Arrhenius descreveu de modo satisfatório o efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente. Os valores da energia de ativação (E_at) foram de 4,54 Kcal.g.mol^-1 e 4,89 Kcal.g.mol^-1, respectivamente, para as amostras do suco de abacaxi natural e despectinizado, aumentando com o tratamento enzimático. A atividade enzimática proporcionou uma redução nos valores dos parâmetros de comportamento reológico das amostras, bem como na viscosidade aparente, em todas as temperaturas utilizadas, sendo o maior percentual de redução observado a 65 °C (41,66%).

Influência da granulometria e de aditivos no comportamento reológico do rejeito de lavagem da bauxita

Na mineração da bauxita no município de Paragominas-PA, são descartados no processo de beneficiamento rejeitos com teor de sólido de 33,5 % e granulometria muito fina com D₅₀ abaixo de 5 μm. Esses fatores contribuem para que esta suspensão formada basicamente por silico aluminatos, com elevada concentração de argila caulinita, apresente alta viscosidade e alta tensão inicial de escoamento. Foi realizada análise granulométrica e determinadas as composições químicas e mineralógicas do material. A análise granulométrica foi feita por peneiramento a úmido e as frações finas foram determinadas pela técnica da difração a laser. A determinação da composição química foi feita por Espectrometria de Fluorescência de Raios-X, obtendo-se considerável teor de alumina aproveitável, 21, 28%. A composição mineralógica foi determinada por Difração de Raios-X (DRX), obtendo-se gibsita, hematita, quartzo e caulinita. Realizou-se a determinação dos fatores de atrito da polpa, utilizando equação para fluidos que seguem o modelo de Herschel-Bulkley e utilizando as correlações de Dodge e Metzner. Utilizou-se o viscosímetro VT550, com sensor tipo cilindros coaxiais SV1, para realizar testes de defloculação e floculação utilizando diferentes aditivos reológicos. Os aditivos utilizados foram: hexametafosfato de sódio, hidroxamato, sulfato de alumínio, poliacrilato de sódio e poliacrilamida 25% aniônica. A programação foi taxa de cisalhamento de 100 s^-1, tempo de 20s e temperatura de 32ºC. Os defloculantes podem ser utilizados para melhorar o processo de bombeamento e os floculantes podem ser utilizados como auxiliadores no processo de sedimentação nos espessadores, auxiliando no processo de separação sólido-líquido. Foram realizadas ainda, análises de viscosidade em polpas com diferentes pH e em amostras passante a 400# Tyler, com o objetivo de avaliar se a granulometria e o pH influenciavam no comportamento dos aditivos. Pelo estudo observou-se que a granulometria e o pH influenciam no comportamento dos aditivos, pois quanto menor a granulometria mais eficiente é a atuação do aditivo e o seu comportamento como floculante ou defloculante está condicionado ao ajuste do pH.

Avaliação preliminar do emprego de arenito zeolítico da região nordeste do Brasil como material pozolânico para cimento Portland

As zeolitas possuem atividade pozolânica normalmente sem a necessidade de ativação térmica, por isto têm sido empregadas na produção de cimento e concreto hidráulicos desde a época do império romano. Hoje em dia são utilizadas na fabricação do cimento Portland através da substituição do clinquer em percentuais que variam entre 5 e 20%, dependendo da reatividade e da finura da zeólita. Em razão disto, são muito importantes do ponto de vista econômico e ambiental, principalmente quando não necessitam de tratamento térmico para adquirirem caráter pozolânico satisfatório, porque reduzem significativamente a energia de produção do clinquer e a liberação de CO₂ proveniente tanto da descarbonatação da calcita como da combustão de combustíveis fósseis. Contudo, dados sobre reservas de zeólitas naturais são escassos e imprecisos. No Brasil, não existe conhecimento sobre depósitos naturais de zeólitas que possam ser explorados comercialmente. No nordeste do Brasil existe a ocorrência de zeolitas sedimentares relacionadas a arenitos descoberta nos anos 2000. Estes arenitos são constituídos de quartzo, argilominerais e zeolitas naturais (estilbita). O objetivo geral desse trabalho foi avaliar se esta zeólita natural presente no arenito possui atividade pozolânica satisfatória para ser empregada como adição mineral em cimentos Portland. No programa experimental o arenito zeolítico passou por beneficiamento através da remoção, por peneiramento, do quartzo e outros minerais inertes, de modo a concentrar a zeólita estilbita e com isto verificar as propriedades pozolânicas deste mineral. No estudo experimental foram empregadas as técnicas de difração de raios X, calorimetria, ensaios químicos e de determinação da atividade pozolânica em argamassas de cal hidratada e cimento Portland. Os resultados mostraram que o arenito zeolítico acelerou a hidratação do cimento Portland devido a extrema finura do material. O arenito apresentou atividade pozolânica, sendo a estilbita responsável por este comportamento. Entretanto, a reatividade foi ligeiramente inferior ao mínimo exigido para ser empregado em escala industrial como pozolana. Estudos complementares são necessários para averiguar se o tratamento térmico entre 300 °C e 500 °C pode aumentar a atividade pozolânica do arenito devido a destruição da estrutura cristalina tanto da estilbita quanto da esmectita presente no arenito.

Crop optimization and pre-steps standardization to get a Bipolaris euphorbiae-based bioherbicide

Making bioproducts available to the market requires finding appropriate processes for mass production and formulation of biological agents. This study aimed at evaluating the Bipolaris euphorbiae production in a solid medium (fermentation in solid substrate) and in a biphasic system (growth in a liquid medium followed by growth in a solid medium), as well as determining the processes for collecting and drying conidia, under laboratory conditions. The influence of the incubation period and inoculum quantity were also investigated. The conidia were dried by using an oven (30ºC, 35ºC, 40ºC, 45ºC, 50ºC, 55ºC and 60ºC), and laminar flow, continuous air flow and aseptic chamber at room temperature. Dry conidia were obtained by sieving and grinding in a ball mill, hammer mill or grain grinder. The conidia viability and sporulation efficiency were evaluated in the solid medium and in the biphasic system. For growth period, the best sporulation on solid medium was obtained after 10 days of incubation, reaching 8.3 x 10(7) conidia g-1 of substrate. The biphasic system did not increase the B. euphorbiae sporulation (4.5 x 10(7) conidia g-1 of substrate), after 14 days, and the amount of liquid inoculum used in this system was not an important factor for increasing its production. The continuous air flow and laminar flow preserved the conidial viability (94.6% and 99.1%, respectively), while promoting a great moisture loss (62.6% and 54.0%, respectively). All the grinding processes reduced the conidia germination (86.2%, 10.5% and 12%, respectively), while sieving allowed the collecting of powdered conidia with high viability (94.8%).

Estudo da viabilidade do emprego do pó de mármore para produção de concreto autoadensável e substituição parcial dos agregados por pérolas de poliestireno expandido (EPS)

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Reação de aceroleira (Malpighia emarginata D.C.) à Meloidogyne enterolobii

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Concreto autoadensável utilizando cinza de casca de arroz: estudo das propriedades mecânicas

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Functional and structural studies of the disulfide isomerase DsbC from the plant pathogen Xylella fastidiosa reveals a redox-dependent oligomeric modulation in vitro

Xylella fastidiosa is a Gram-negative bacterium that grows as a biofilm inside the xylem vessels of susceptible plants and causes several economically relevant crop diseases. In the present study, we report the functional and low-resolution structural characterization of the X. fastidiosa disulfide isomerase DsbC (XfDsbC). DsbC is part of the disulfide bond reduction/isomerization pathway in the bacterial periplasm and plays an important role in oxidative protein folding. In the present study, we demonstrate the presence of XfDsbC during different stages of X. fastidiosa biofilm development. XfDsbC was not detected during X. fastidiosa planktonic growth; however, after administering a sublethal copper shock, we observed an overexpression of XfDsbC that also occurred during planktonic growth. These results suggest that X. fastidiosa can use XfDsbC in vivo under oxidative stress conditions similar to those induced by copper. In addition, using dynamic light scattering and small-angle X-ray scattering, we observed that the oligomeric state of XfDsbC in vitro may be dependent on the redox environment. Under reducing conditions, XfDsbC is present as a dimer, whereas a putative tetrameric form was observed under nonreducing conditions. Taken together, our findings demonstrate the overexpression of XfDsbC during biofilm formation and provide the first structural model of a bacterial disulfide isomerase in solution. Structured digital abstract XfDsbC and XfDsbC bind by x ray scattering (View Interaction: 1, 2) XfDsbC and XfDsbC bind by molecular sieving (View interaction) XfDsbC and XfDsbC bind by comigration in non denaturing gel electrophoresis (View interaction) XfDsbC and XfDsbC bind by cross-linking study (View Interaction: 1, 2) XfDsbC and XfDsbC bind by dynamic light scattering (View Interaction: 1, 2)

Kinetics of thermal decomposition of niobium hydride

High-purity niobium powders can be obtained from the well-known hydride-dehydride (HDH) process. The aim of this work was the investigation of the structural phase transition of the niobium hydride to niobium metal as function of temperature, heating rate and time. The niobium powder used in this work was obtained by high-temperature hydriding of niobium machining chips followed by conventional ball milling and sieving. X-ray diffraction measurements were carried out in vacuum using a high-temperature chamber coupled to an X-ray diffractometer. During the dehydriding process, it is possible to follow the phase transition from niobium hydride to niobium metal starting at about 380 degrees C for a heating rate of 20 degrees C/min. The heating rate was found to be an important parameter, since complete dehydriding was obtained at 490 degrees C for a heating rate of 20 degrees C/min. The higher dehydriding rate was found at 500 degrees C. Results contribute to a better understanding of the kinetics of thermal decomposition of niobium hydride to niobium metal. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cytocompatibility of Porous Biphasic Calcium Phosphate Granules With Human Mesenchymal Cells by a Multiparametric Assay

This work aims to evaluate the cytocompatibility of injectable and moldable restorative biomaterials based on granules of dense or porous biphasic calcium phosphates (BCPs) with human primary mesenchymal cells, in order to validate them as tools for stem cell-induced bone regeneration. Porous hydroxyapatite (HA) and HA/beta-tricalcium phosphate (beta-TCP) (60: 40) granules were obtained by the addition of wax spheres and pressing at 20 MPa, while dense materials were compacted by pressing at 100 MPa, followed by thermal treatment (1100 degrees C), grinding, and sieving. Extracts were prepared by 24-h incubation of granules on culture media, with subsequent exposition of human primary mesenchymal cells. Three different cell viability parameters were evaluated on the same samples. Scanning electron microscopy analysis of the granules revealed distinct dense and porous surfaces. After cell exposition to extracts, no significant differences on mitochondrial activity (2,3-bis(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenly)-5-[(phenylamino) carbonyl]-2H-tetrazolium hydroxide) or cell density (Crystal Violet Dye Elution) were observed among groups. However, Neutral Red assay revealed that dense materials extracts induced lower levels of total viable cells to porous HA/beta-TCP (P < 0.01). Calcium ion content was also significantly lower on the extracts of dense samples. Porogenic treatments on BCP composites do not affect cytocompatibility, as measured by three different parameters, indicating that these ceramics are well suited for further studies on future bioengineering applications.

Photocatalytic degradation of phenolic compounds with new TiO2 catalysts

[EN] New TiO2 catalysts have been synthesised by means of a sol–gel method in which aggregates have been selected before thermal treatment. Sieving and calcination temperature have been proved to be key factors in obtaining catalysts with greater photoactivity than that of Degussa P-25. These new catalysts have been characterized by means of transmission electron microscopy (TEM), BET surface area, diffuse reflectance spectroscopy (DRS), UV–vis spectroscopy, Fourier transformed infrared (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). The different parameters studied were compared to those obtained from two commercial catalysts (Degussa P-25 and Hombikat-UV100). The photocatalytic efficiency of the new catalysts was evaluated by the degradation of various phenolic compounds using UV light (maximum around 365 nm, 9mW). The catalyst sieved and calcinated at 1023 K, ECT-1023t, showed phenol degradation rates 2.7 times higher than those of Degussa P-25. Also in the degradation of different phenolic compounds, this catalyst showed a higher activity than that of the commercial one. The high photoactivity of this new catalyst has been attributed to the different distribution of surface defects (determined from FTIR studies) and its increased capacity to yield H2O2

Ectomycorrhizae of sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.)

Investigations were performed during the years 1999 to 2001 on a limed and unlimed plot within a high-elevated sessile oak forest. The oak forest (with 90 years old European beech at the understorey) was 170 to 197 years old. It is located at forest district Merzalben, location 04/0705, which is situated in the Palatinate Forest in south-west Germany. Liming was performed in December 1988 when 6 tons/ha of powdered Dolomite were brought up by the forestry department. Liming was performed to counteract the effects of soil acidification (pH(H2O) at Horizon A (0-10 cm): 3.9), which is induced by long-term (anthropogenic) acidic cloud cover and precipitation. Potentially toxic Al3+ ions, which become solubilized below pH 5, were suspected to be responsible for forest dieback and sudden death of the mature oaks. The most logical entry point for these toxic ions was suspected to occur in the highly absorptive region of the ectomycorrhizae (fungal covered root tips). However, the diversity and abundance of oak-ectomycorrhizal species and their actual roles in aluminum translocation (or blockage) were unknown. It was hypothesized that the ectomycorrhizae of sessile oaks in a limed forest would exhibit greater seasonal diversity and abundance with less evidence of incorporated aluminum than similar oak ectomycorrhizae from unlimed soils. To test this hypothesis, 12 oaks in the limed plot and 12 in an adjacent unlimed plot were selected. Each spring and fall for 2 years (1999 & 2000), 2 sets of soil cylinders (9.9 cm dia.) were extracted from Horizon A (0-10 cm), Horizon B (30-40 cm) and Horizon C (50-60 cm depth) at a distance of 1 meter from each tree base. Roots were extracted from each probe by gentle sieving and rinsing. Soil samples were retained for pH (H2O, CaCl2, and KCl) and moisture analysis. One set of roots was sorted by size and air-dried for biomass analysis. The finest mycorrhizal roots of this set were used for bound and unbound (cytosolic) mineral [Al, Ca, Mg, K, Na, Mn, S, Zn, Fe, Cd and Pb] analysis (by Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt Rheinland Palatinate (LUFA)). Within 7 days of collection, the mycorrhizal tips from the second set of probes were excised, sorted, identified (using Agerer’s Color Atlas), counted and weighed. Seasonal diversity and abundance was characterized for 50 of the 93 isolates. The location and relative abundance of Al within the fungal and root cell walls was characterized for 68 species using 0.01% Morin dye and fluorescence microscopy. Morin complexes with Al to produce an intense yellow fluorescence. The 4 most common species (Cenococcum geophilum, Quercirhiza fibulocsytidiata, Lactarius subdulcis, Piceirhiza chordata) were prepared for bound Al, Ca, Fe and K mineral analysis by LUFA. The unlimed and limed plots were then compared. Only 46 of the 93 isolated ectomycorrhizal species had been previously associated with oaks in the literature. Mycorrhizal biomass was most abundant in Horizon A, declining with depth, drought and progressive soil acidification. Mycorrhizae were most diverse (32 species) in the limed plot, but individual species abundance was low (R Selection) in comparison to the unlimed plot, where there were fewer species (24) but each species present was abundant (K Selection). Liming increased diversity and altered dominance hierarchy, seasonal distributions and succession trends of ectomycorrhizae at all depths. Despite an expected reduction in Al content, the limed ectomycorrhizae both qualitatively (fluorescence analysis) and quantitatively (mineral analysis) contained more bound Al, especially so in Horizon A. The Al content qualitatively and quantitatively increased with depth in the unlimed and limed plots. The bound Al content fluctuated between 4000-and 20000 ppm while the unbound component was consistently lower (4 -14 ppm). The relative amount of unbound Al declined upon liming implying less availability for translocation to the crown area of the trees. This correspouds with the findings of good crown appearance and lower tree mortality in the limed zone. Each ectomycorrhizal species was unique in its ability to block, sequester (hold) or translocate Aluminum. In several species, Al uptake varied with changes in moisture, pH, depth and liming. According to the fluorescence study, about 48% of the isolated ectomycorrhizal species blocked and/or sequestered (held) Al in their mantle and/or Hartig net walls, qualitatively lowering bound Al in the adjacent root cell walls. Generally, if Al was more concentrated in the fungal walls, it was less evident in the cortex and xylem and conversely, if Al was low or absent from the fungal walls it was frequently more evident in the cortex and xylem.

Industrial ecology applied to ELV management. Material and energy recovery from ASR

This PhD thesis reports on car fluff management, recycling and recovery. Car fluff is the residual waste produced by car recycling operations, particularly from hulk shredding. Car fluff is known also as Automotive Shredder Residue (ASR) and it is made of plastics, rubbers, textiles, metals and other materials, and it is very heterogeneous both in its composition and in its particle size. In fact, fines may amount to about 50%, making difficult to sort out recyclable materials or exploit ASR heat value by energy recovery. This 3 years long study started with the definition of the Italian End-of-Life Vehicles (ELVs) recycling state of the art. A national recycling trial revealed Italian recycling rate to be around 81% in 2008, while European Community recycling target are set to 85% by 2015. Consequently, according to Industrial Ecology framework, a life cycle assessment (LCA) has been conducted revealing that sorting and recycling polymers and metals contained in car fluff, followed by recovering residual energy, is the route which has the best environmental perspective. This results led the second year investigation that involved pyrolysis trials on pretreated ASR fractions aimed at investigating which processes could be suitable for an industrial scale ASR treatment plant. Sieving followed by floatation reported good result in thermochemical conversion of polymers with polyolefins giving excellent conversion rate. This factor triggered ecodesign considerations. Ecodesign, together with LCA, is one of the Industrial Ecology pillars and it consists of design for recycling and design for disassembly, both aimed at the improvement of car components dismantling speed and the substitution of non recyclable material. Finally, during the last year, innovative plants and technologies for metals recovery from car fluff have been visited and tested worldwide in order to design a new car fluff treatment plant aimed at ASR energy and material recovery.

Allevamento massale di Aedes albopictus (Skuse) nell’ambito della tecnica SIT (Tecnica dell’Insetto Sterile)

Dal 1999 presso il laboratorio del Centro Agricoltura Ambiente “G. Nicoli” a Crevalcore (BO) è in corso una sperimentazione finalizzata a verificare la possibilità di attuare la tecnica del maschio sterile (SIT) in Italia contro Aedes albopictus. Alcuni aspetti per migliorare l’efficienza di questa struttura pilota, oggetto della presente ricerca, sono stati: 1) studio degli effetti di determinati costituenti della dieta larvale a) sullo sviluppo larvale stesso, per individuare intervalli limite di densità larvale e di concentrazione di cibo in cui è possibile lo sviluppo di tale specie, e b) sulla qualità dei maschi adulti ottenuti; 2) la valutazione di attrezzatura per l’allevamento massale e 3) la possibilità di migliorare la dieta larvale mediante integrazione di carboidrati. Dalle prove di valutazione della dieta larvale si è potuto osservare che, per quanto riguarda i parametri larvali, le due diete denominate “IAEA” (1 e 2) sono risultate più efficaci rispetto alla dieta standard “CAA”. Tali diete sono perciò da preferirsi nel loro possibile impiego in biofabbriche per l’allevamento massale. Le prove condotte sugli adulti allevati con le diverse diete hanno suggerito la necessità di valutare una possibile integrazione di componenti per migliorarne la longevità. Risulta altresì opportuno continuare la ricerca per ottimizzare la dieta larvale così da ottenere maschi di elevata qualità. Grazie ai risultati ottenuti dalle prove per valutare l’impiego di attrezzatura massale (vassoi di grandi dimensioni e carrello) si è potuto definire un modello per l’allevamento di Ae. albopictus con parametri standardizzati di densità larvale, dose di dieta, temperatura dell’acqua di allevamento, percentuale di maschi passati al setacciamento e rendimento di allevamento. Prove future saranno necessarie per testare altri componenti della dieta ricchi in carboidrati, quali saccarosio, da aggiungere alla dieta larvale per migliorare le qualità degli adulti ottenuti senza provocare effetti negativi sui parametri dello sviluppo larvale.