Sintesi di dimetiladipato da carbonati organici e ciclopentanone utilizzando catalizzatori eterogenei a base di zinco

Lo scopo di questo progetto è studiare e sviluppare una sintesi alternativa del dimetiladipato (DMA), a partire da ciclopentanone (CPO) e dimetilcarbonato (DMC), con l’utilizzo di un ossido misto di zinco e magnesio come catalizzatore eterogeneo. Le prove sono state svolte in fase liquida con un reattore operante in condizioni discontinue (batch). In particolare, si è investigato l’effetto di diversi parametri operativi sulla reazione quali il tempo, il rapporto molare di alimentazione dei due reagenti, il carico catalitico utilizzato, il rapporto atomico Zn/Mg nel catalizzatore e la temperatura. Una volta individuate le migliori condizioni, si è valutata la possibilità di svolgere la reazione in due step, per cercare di incrementare la resa di DMA. Inizialmente, si è studiato solo il secondo step, cioè la reazione fra l’intermedio (carbossimetilciclopentan-2-one) e il metanolo e si sono ottenute rese di DMA del 92% con un rapporto MeOH:Intermedio di 150:1. Dopo aver ricavato le migliori condizioni di tale reazione, si è svolta la reazione completa a due step e si è dimostrato che è possibile condurre il secondo step a temperature più basse rispetto al primo, per convertire l’intermedio rimasto a DMA e migliorarne la resa dal 32% al 40%.

Analisi delle modalità di termoregolazione nei sistemi di perfusione ex-vivo degli organi addominali - reni e fegato - destinati al trapianto.

La perfusione ex-vivo, ossia dopo il prelievo e prima del trapianto, degli organi si afferma come una delle possibili strategie per superare il divario esistente tra il numero dei pazienti in lista d’attesa e il numero degli organi disponibili e idonei al trapianto. Questo divario ha portato alla necessità di includere tra i donatori anche quelli marginali (anziani, con comorbidità, con cause di morte come l’arresto cardiaco e tempi di ischemia), fino ad oggi considerati non trapiantabili. L’utilizzo di questi organi ha messo in evidenza alcuni limiti di quella che, ad oggi, è stata considerata la tecnica di riferimento per la preservazione ex-vivo degli organi: la conservazione statica ipotermica che risulta, infatti, efficace per gli organi ottimali, mentre per quelli più compromessi, sembra accentuare di più il danno d’organo e incrementare il rischio di fallimento o di complicazioni. Si sono, perciò, affermate tecniche di conservazione dinamica per poter conservare gli organi in un ambiente simil-fisiologico, limitando i tempi di ischemia, valutandone la funzionalità ed eventualmente applicando dei trattamenti terapeutici. I diversi protocolli di perfusione sono stati implementati in numerosi sistemi per l’esecuzione dei trattamenti di perfusione ex-vivo. Essi differiscono principalmentente per la modalità termica eseguita: ipotermia (4-12°C), midtermia (13-24°C), subnormotermia (25-35°C), normotermia (35-37°C) o modalità combinate: tanto più la temperatura si avvicina a quella del corpo, tanto più occorre ricreare un ambiente fisiologico per l’organo. L’analisi delle unità termiche costituenti i sistemi di perfusione dei reni e fegati disponibili ha messo in evidenza i principali limiti e vantaggi di ogni soluzione adottata. Risulta evidente che una gestione ideale della termoregolazione constente di coprire i più vasti intervalli di temperatura, di combinare le diverse modalità, senza complicazioni esecutive e con limitati interventi da parte dell’operatore.

Analisi sperimentale delle prestazioni di una pompa di calore dual-source in configurazione geotermica al variare della lunghezza del campo sonde

Nell’ambito di questa Tesi è stata svolta un’analisi sperimentale delle prestazioni di una pompa di calore dual-source (DSHP). Essa è una pompa di calore a doppia sorgente in grado di scambiare potenza termica con due diversi serbatoi termici esterni: aria e terreno. Il campo sonde è composto da quattro sonde geotermiche a doppio tubo ad U, due da 60m e due da 100m, disposte in linea ed accoppiate ad una camera climatica per test su pompe di calore elettriche. Sono stati eseguiti test sul prototipo DSHP in configurazione geotermica stabilendo dei criteri per lo svolgimento delle prove, che in corso d’opera sono stati perfezionati. è stata eseguita la calibrazione dei sensori di temperatura, le termocoppie e le termoresistenze, che sono state collocate lungo il circuito idronico e in camera climatica, dove è installata la DSHP. Invece, per monitorare la temperatura del terreno viene impiegato un filo in fibra ottica inserito rispettivamente nella mandata e nel ritorno di uno dei tubi ad U delle sonde da 60m e da 100m. Si è stabilito di affidarci esclusivamente ai valori di offset che la centralina DTS, alla quale sono collegati i quattro filamenti in fibra ottica, applica di volta in volta sulle misurazioni di temperatura. È stata curata nel dettaglio una prova condotta mantenendo attive tutte le sonde del campo geotermico. Al fine di definire le prestazioni della pompa di calore, è stato eseguito il calcolo del Coefficient of Performance (COP) della macchina lungo lo svolgimento della prova, in modo da poter confrontare questo risultato con quelli ottenuti nelle differenti configurazioni analizzate in questa Tesi. I risultati contenuti in questa tesi hanno permesso di stabilire i tempi di scarica e recupero del terreno, l’entità dell’interferenza che si genera tra sonde adiacenti sottoposte ad un carico termico e di studiare il comportamento del terreno nei suoi strati più superficiali in funzione delle condizioni metereologiche esterne.

Caratterizzazione delle formazioni cicloniche associate a precipitazioni estreme sulla Sardegna

Gli eventi degli ultimi due decenni hanno mostrato come la Sardegna, in particolare il suo settore est, sia soggetta a frequenti eventi di precipitazione intensa che comportano perdita di vite umane e ingenti danni. Le alluvioni avvenute a Olbia nel 2013 o la più recente avvenuta a Bitti nel 2020 sono la dimostrazione dell’impatto che questi eventi possono avere sul territorio. Dal punto di vista della pratica previsionale di questi fenomeni intensi, è in uso presso ARPAS una classificazione dei cicloni avvenuti nel periodo compreso tra il 1957 e il 1999, che presentano configurazioni bariche simili e raggruppati in gruppi o “cluster”. Lo scopo di questo lavoro di tesi è estendere questa classificazione per il periodo 1951-1957 e 2000-2009, sulla base della configurazione sinottica in quota e al suolo in cui si sviluppano i cicloni appartenenti ai vari cluster. Tramite questa nuova classificazione, e utilizzando la temperatura superficiale media del mare, verrà analizzata la loro stagionalità e la loro durata temporale. Infine, sarà ricostruita la precipitazione legata ai diversi cluster suddividendo la precipitazione per i settori est e ovest dell’isola, per valutarne distribuzione e variabilità spaziale. I risultati mostrano come vi siano differenze tra i cicloni associati a ciascun cluster in base alle diverse configurazioni sinottiche. Un fattore importante è dato anche dalla stagione in cui i cicloni si verificano: emerge una frequenza maggiore nei mesi autunnali in cui le temperature medie mensili e l’anomalia di temperatura media risulta più alta. La distribuzione spaziale delle precipitazioni associate ai cluster conferma che le precipitazioni più intense e omogene interessano il settore est dell’isola. Poiché lo studio è basato interamente su una classificazione di tipo operativo in uso ad ARPAS, i suoi sviluppi riguardano soprattutto un maggior supporto e conoscenza previsionale degli eventi estremi sulla Sardegna.

Sviluppo di un sistema di climatizzazione automatico distribuito con l'utilizzo di tecniche di machine learning

Nella sede dell’azienda ospitante Alexide, si è ravvisata la mancanza di un sistema di controllo automatico da remoto dell’intero impianto di climatizzazione HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) utilizzato, e la soluzione migliore è risultata quella di attuare un processo di trasformazione della struttura in uno smart building. Ho quindi eseguito questa procedura di trasformazione digitale progettando e sviluppando un sistema distribuito in grado di gestire una serie di dati provenienti in tempo reale da sensori ambientali. L’architettura del sistema progettato è stata sviluppata in C# su ambiente dotNET, dove sono stati collezionati i dati necessari per il funzionamento del modello di predizione. Nella fattispecie sono stati utilizzati i dati provenienti dall’HVAC, da un sensore di temperatura interna dell'edificio e dal fotovoltaico installato nella struttura. La comunicazione tra il sistema distribuito e l’entità dell’HVAC avviene mediante il canale di comunicazione ModBus, mentre per quanto riguarda i dati della temperatura interna e del fotovoltaico questi vengono collezionati da sensori che inviano le informazioni sfruttando un canale di comunicazione che utilizza il protocollo MQTT, e lo stesso viene utilizzato come principale metodo di comunicazione all’interno del sistema, appoggiandosi ad un broker di messaggistica con modello publish/subscribe. L'automatizzazione del sistema è dovuta anche all'utilizzo di un modello di predizione con lo scopo di predire in maniera quanto più accurata possibile la temperatura interna all'edificio delle ore future. Per quanto riguarda il modello di predizione da me implementato e integrato nel sistema la scelta è stata quella di ispirarmi ad un modello ideato da Google nel 2014 ovvero il Sequence to Sequence. Il modello sviluppato si struttura come un encoder-decoder che utilizza le RNN, in particolare le reti LSTM.

Studio dell’idrogenazione della CO2 a MeOH mediante catalizzatori a base di Cu/In/Al

Ad oggi, l’aumento delle emissioni di gas serra, principalmente di CO2, dovuto alle attività antropiche, ha portato ad un aumento delle temperature medie globali. La sintesi del metanolo da CO2 ha attirato molto l’interesse della ricerca e attualmente il catalizzatore Cu/ZnO/Al2O3, sviluppato per la produzione di metanolo da gas di sintesi si dimostra il più utilizzato. Tuttavia, alcune sue problematiche, legate alla bassa selettività rispetto a MeOH all’aumentare della temperatura, per via della reazione concorrente di RWGS e problemi di disattivazione per sinterizzazione relazionati con l’acqua prodotta, hanno portato allo studio di nuovi catalizzatori. Recentemente, catalizzatori a base di In2O3 hanno catturato molto l’attenzione già che hanno una elevata selettività in metanolo. Lo scopo della tesi si è basato sullo studio di catalizzatori a base di Cu/In/Al per l’idrogenazione della CO2 a MeOH. Una volta sintetizzati e caratterizzati i catalizzatori sono stati messi a confronto con un catalizzatore commerciale (Cu/ZnO/Al2O3). Sono stati investigati gli effetti del contenuto di Cu, metodo di preparazione e temperatura di riduzione nelle prestazioni catalitiche (conversione, selettività  e resa spazio-temporale). I valori di conversione e selettività  dipendono del contenuto di Cu, raggiungendo il massimo con un contenuto intermedio di Cu (30 % rapporto atomico), tuttavia i risultati sono inferiori a quelli ottenuti con il catalizzatore commerciale. La temperatura di riduzione più adatta è stata 300 °C. Riguardo al metodo di preparazione, non sembra modificare significativamente le prestazioni catalitiche. Saranno necessari ulteriori studi su altre formulazioni di catalizzatori per migliorare sia la attività che la selettività.

Caratterizzazione fisico-chimica di una sorgente di plasma freddo per trattamento di packaging alimentare

I plasmi freddi a pressione atmosferica (CAP) generati da scariche a barriera dielettrica (DBD) sono oggetto di studio e sviluppo per una gamma sempre più ampia di applicazioni in ambito biomedico e industriale come la sanificazione di alimenti e di packaging termosensibili. La sorgente sviluppata in questo progetto di tesi viene definita PASS, Plasma Assisted Sanification System essa è composto da una sorgente di plasma sDBD (surface dielectric barrier discharge), una camera di trattamento, un sistema di raffreddamento e un generatore di alta tensione. Questo progetto si concentra sulla caratterizzazione fisico-chimica di una sorgente di plasma sDBD sviluppata dal gruppo di ricerca in Applicazioni Industriali dei Plasmi (AIP - DIN - Alma Mater Studiorum). In primo luogo è stata svolta una caratterizzazione elettrica della sorgente variando la potenza agendo direttamente sul duty cycle da 100% a 10% tramite due metodi: un metodo convenzionale e con il metodo di Lissajous inserendo una capacità monitor C0 pari a 90,95 nF . Successivamente è stata studiata la cinetica delle concentrazioni di O3 e NO2 in fase gas mediante misure OAS. È stata inoltre monitorata la temperatura all’interno della camera di trattamento per verificare l’ipotesi di assenza di effetti termici durante il trattamento. Un’altra importante applicazione della sorgente di plasma utilizzata in questo è la produzione di acqua attivata al plasma (Plasma Activated Water, PAW). Le specie reattive dell’ossigeno (Reactive Oxygen Species, ROS) e dell’azoto (Reactive Nitrogen Species, RNS), vengono assorbite dal liquido dando origine a ulteriori reazioni chimiche come NO3-, NO2-, H2O2. I RONS influenzano e controllano molti processi nelle piante e sono responsabili del miglioramento della crescita delle piante. Per ogni campione di acqua attivata (PAW) sono stati misurati pH, conducibilità confrontati con la soluzione non trattata e concentrazione di specie reattive quali: H2O2, NO2- e NO3- .

L'Efecte dels raigs gamma sobre les pastanagues: recerca i innovació a la cuina del segle XXI

Conferència inagural de la 11a Setmana de la Ciència celebrada el 2006 al Palau Robert

Efecte immediat del café sobre la freqüència cardíaca

Algunes proves prèvies a aquesta recerca fetes al Centre de recursos de Documentació i Experimentació de Ciències i Tecnologia semblaven posar de manifest una paradògica disminució de la freqüència cardíaca en el temps immediat a la ingesta de cafè. Així doncs, es va plantejar la següent hipòtesi de treball: el cafè provoca un efecte immediat sobre la freqüència cardíaca fent-la disminuir, i aquest efecte és menor si hi ha hagut una habituació prèvia a aquesta beguda. S’ha diferenciat entre organismes habituats i no habituats al cafè, i s’ha intentat corroborar tant en dàfnies com en humans. Alhora, amb dàfnies s’ha investigat una possible diferència de resultats segons la concentració de cafè, i en humans una possible diferència segons el sexe. En el cas de les dàfnies, s’ha fet el recompte de batecs cardíacs directament al microscopi, abans i després de posar-les en medis de diferents concentracions de cafè; en el cas dels humans, s’ha fet el recompte de pulsacions manual, amb el suport d’un fonendoscopi. S’ha diferenciat els organismes no habituats al cafè dels que presenten un mateix grau d’habituació. S’han fet diversos tractaments en cada cas i sempre s’han contrastat els resultats amb un blanc o patró. Alhora, s’han controlat totes les variables que ha estat possible. La la hipòtesi plantejada ha estat demostrada; s’ha observat un cert paral•lelisme entre els efectes en dàfnies i en humans. A més, en dàfnies s’ha comprovat un cert efecte tòxic del cafè, proporcional a l’increment de la concentració. Aquest efecte no s’ha estudiat en humans per raons òbvies però s’ha posat de manifest un grau d’afectació més elevat en dones que en homes

Identificació de QTLs implicats en l'adaptació a canvis de temperatura en la planta model Arabidopsis thaliana

Estudi realitzat a partir d’una estada al Max Planck Institute for Plant Breeding Research, a Alemanya, entre 2006 i 2008. En aquest treball s´ha identificat una nove interacció epistàtica entre l'ecotip Landsberg, originari d'Europa del nord, i Kashmir-2 o Kondara, ambdós originaris d'Àsia Central. Els anàlisi de QTLs en poblacions recombinants Ler x Kas-2 i Ler x Kond indica el requeriment de 3 loci en Ler x Kas-2 i 2 loci en Ler x Kond. Els híbrids incompatibles crescuts a temperatures baixes (16°C) mostren seriosos defectes en el desenvolupament, mort cel.lular espontània i resistència a Hyaloperonospora parasitica. Aquests fenotips es suprimeixen a elevades temperatures o per mutació d'EDS1, o depleció dels nivells d'àcid sal.licílic per transformació amb salicil.lat hidroxilasa (NahG). El grau de severitat en els fenotips observats correlaciona amb els nivells d'àcid sal.licílic, indicant que aquesta molècula és essencial per a la senyalització d'incompatibilitats genètiques en Arabidopsis.

Estudi teòric pràctic de la solubilitat de noves mescles aquoses de nitrats alcalins per climatització per absorció accionada tèrmicament a alta temperatura

Investigación realizada a partir de una estancia como profesor visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universitat Rovira i Virgili. Las soluciones acuosas de LiNO3 tienen una gran potencialidad para ser utilizadas como fluidos de trabajo en ciclos de absorción a altas temperaturas. La adición de otros nitratos y/o nitritos alcalinos mejora, entre otras propiedades, su solubilidad en H2O, el principal inconveniente de estas soluciones. La información bibliográfica sobre la solubilidad de estas es prácticamente inexistente, por eso, en este trabajo se ha realizado un estudio teórico-práctico de la solubilidad de algunos de estos sistemas.(...)

Estudi de l'organogènesi del sistema reproductor de la cabra de mar (Maja brachydactyla) i efecte dels factors ambientals sobre la reproducció en captivitat

Diferents aspectes de la reproducció de la cabra de mar Maja brachydactyla s’han estudiat amb l’objectiu d’obtenir coneixements bàsics i aplicats al cultiu en captivitat d’aquesta espècie de gran interès comercial i aqüícola. L’anatomia interna de l’aparell reproductor masculí, el procés d’espermatogènesi, amb especial èmfasi amb la formació de l’acrosoma, i l’estructura i organització l’espermatozoide s’han descrit amb tècniques microscòpiques avançades. El desenvolupament de les gònades durant els primeres fases del desenvolupament post- embrionari (fases larvàries i primer cranc juvenil) han estat descrites mitjançant la quantificació de l’expressió del gen vasa, el qual és expressat específicament per les cèl•lules de la línia germinal. Aquests coneixements són bàsics per a la comprensió del paper dels mascles en la la reproducció i la seva aplicació posterior en condicions de captivitat. La reproducció en captivitat s’ha estudiat amb una sèrie d’experiments amb l’objectiu de determinar la quantitat, pes sec i composició bioquímica proximal de les larves acabades d’eclosionar en condicions de captivitat i l’efecte de les condicions ambientals, com ara el fotoperíode i la salinitat, sobre aquests paràmetres. Aquests experiments demostren què es poden obtenir larves de la cabra de mar en condicions de captivitat què podrien ser utilitzades per a la producció i l’efecte sobre la reproducció del fotoperíode i salinitat.

Desarrollo de nuevos materiales sólidos para la captura de CO2 a alta temperatura

El efecto invernadero provocado por la emisión masiva de CO2 derivado de la combustión de derivados fósiles, entre otros, está provocando serios problemas ambientales que afectan a ecosistemas de todo el planeta. Para reducir las emisiones se emplea la ciencia para diseñar nuevos métodos para capturar CO2 proveniente de la industria, transporte, energía, etc., y así causar el mínimo impacto ambiental posible hasta que dispongamos de la tecnología suficiente para abastecer la demanda energética por fuentes renovables. Entre las distintas tecnologías existentes, el trabajo pretende desarrollar un material sintético basado en calcio para captura Post-Combustión de CO2 en condiciones de presión atmosférica y alta temperatura (750 ºC) para la principal aplicación en centrales termoeléctricas. El material ha sido sintetizado por duplicado aplicando una caracterización de área superficial BET, microestructura con MEB, detección de fases con XRD y finalmente un estudio de la captura de CO2 con microbalanza de suspensión magnética. También es objetivo del trabajo estudiar el comportamiento de captura del material cuando existe la presencia de agua y/o SO2 éste normalmente presente en los gases de salida procedentes de la combustión de combustibles fósiles, tal como carbón, petróleo o gas natural. De nuevo las técnicas mencionadas han sido utilizadas para el estudio del comportamiento de captura. El material, tiene una captura de CO2 superior a otros materiales utilizados con el mismo fin. Se comporta mejor en presencia de agua y se anula la capacidad de captura por la formación de CaSO4, si en el flujo de gases está presente SO2 en una concentración mínima del 0,95%. Finalmente se realiza una breve mención sobre el posible impacto ambiental de la implantación del material así como un pequeño análisis de costes asociados a la utilización del mismo en comparación con otro material utilizado actualmente.

L'ús de la metodologia CUSUM pel control de qualitat i de l'efecte d'aprenentatge en els procediments endovasculars

El control de qualitat terapèutica i el monitoratge de l’efecte d’aprenentatge constitueixen dues responsabilitats ineludibles durant l’adquisició i manteniment de noves modalitats terapèutiques. L’objectiu d’aquest estudi va ser avaluar qualitat terapèutica i efecte d’aprenentatge a partir de corbes CUSUM, associats a la introducció i desenvolupament de procediments endovasculars incloent 553 pacients consecutius amb arteriopatia obliterant aorto-ilíaca, fémoro-poplítia o renal, tractats per cirurgians vasculars a l’Hospital del Mar entre 2003-2009, registrant-ne iatrogènia, no consecució tècnica i fracàs tècnic durant el primer mes i realitzant corbes CUSUM per a cada territori, que han acabat constituint un excel•lent sistema d’avaluació de qualitat terapèutica.

Avaluació de l'efecte d'aclarida de diferents productes en la varietat de poma Reineta Gris del Canadà amb la finalitat de determinar una estratègia d'aclarida química

Estudi d' una estratègia d’aclarida química per la varietat Reineta Gris del Canadà per garantir una producció de qualitat i reduir l’alternança dels arbres. Les raons de l’estudi eren principalment la poca informació disponible dels productes i dosificacions a utilitzar en l’aclarida de la varietat. En segon lloc l’interès comercial d’algunes empreses del sector per aquesta varietat i per obtenir un producte de qualitat principalment pel calibre de la poma. Per tal d’assolir aquest objectiu principal es van plantejar els objectius concrets: Quantificar el poder aclaridor de tres productes convencionals, NAD, ANA i Carbaryl; testar el poder aclaridor de la BA, ja que tot i ser un producte no registrat se li coneix un efecte aclaridor per altres varietats de poma i provar barreges i aplicacions seqüencials dels productes mencionats