Climatic changes: what if the global increase of CO2 emissions cannot be kept under control?

Climatic changes threaten the planet. Most articles related to the subject present estimates of the disasters expected to occur, but few have proposed ways to deal with the impending menaces. One such threat is the global warming caused by the continuous increase in CO2 emissions leading to rising ocean levels due to the increasing temperatures of the polar regions. This threat is assumed to eventually cause the death of hundreds of millions of people. We propose to desalinize ocean water as a means to reduce the rise of ocean levels and to use this water for populations that need good quality potable water, precisely in the poorest regions of the planet. Technology is available in many countries to provide desalinated water at a justifiable cost considering the lives threatened both in coastal and desertified areas.

Effect of gallium-arsenide laser, gallium-aluminum-arsenide laser and healing ointment on cutaneous wound healing in Wistar rats

This study determined the effects of gallium-aluminum-arsenide laser (GaAlAs), gallium-arsenide laser (GaAs) and Dersani® healing ointment on skin wounds in Wistar rats. The parameters analyzed were: type I and III collagen fiber concentrations as well as the rate of wound closure. Five wounds, 12 mm in diameter, were made on the animals’ backs. The depth of the surgical incision was controlled by removing the epithelial tissue until the dorsal muscular fascia was exposed. The animals were anesthetized with ketamine and xylazine via intraperitoneal injection. The rats were randomly divided into five groups of 6 animals each, according to the treatment received. Group 1 (L4): GaAs laser (4 J/cm²); group 2 (L30): GaAlAs laser (30 J/cm²); group 3 (L60): GaAlAs laser (60 J/cm²); group 4 (D): Dersani® ointment; group 5 (control): 0.9% saline. The applications were made daily over a period of 20 days. Tissue fragments were stained with picrosirius to distinguish type I collagen from type III collagen. The collagen fibers were photo-documented and analyzed using the Quantum software based on the primary color spectrum (red, yellow and blue). Significant results for wound closing rate were obtained for group 1 (L4), 7.37 mm/day. The highest concentration of type III collagen fibers was observed in group 2 (L30; 37.80 ± 7.10%), which differed from control (29.86 ± 5.15%) on the 20th day of treatment. The type I collagen fibers of group 1 (L4; 2.67 ± 2.23%) and group 2 (L30; 2.87 ± 2.40%) differed significantly from control (1.77 ± 2.97%) on the 20th day of the experiment.

Quantitative evaluation of experimental choroidal neovascularization by confocal scanning laser ophthalmoscopy: fluorescein angiogram parallels heparan sulfate proteoglycan expression

The objective of the present study was to develop a quantitative method to evaluate laser-induced choroidal neovascularization (CNV) in a rat model using Heidelberg Retina Angiograph 2 (HRA2) imaging. The expression of two heparan sulfate proteoglycans (HSPG) related to inflammation and angiogenesis was also investigated. CNV lesions were induced with argon laser in 21 heterozygous Zucker rats and after three weeks a fluorescein angiogram and autofluorescence exams were performed using HRA2. The area and greatest linear dimension were measured by two observers not aware of the protocol. Bland-Altman plots showed agreement between the observers, suggesting that the technique was reproducible. After fluorescein angiogram, HSPG (perlecan and syndecan-4) were analyzed by real-time RT-PCR and immunohistochemistry. There was a significant increase in the expression of perlecan and syndecan-4 (P < 0.0001) in retinas bearing CNV lesions compared to control retinas. The expression of these two HSPG increased with increasing CNV area. Immunohistochemistry demonstrated that the rat retina damaged with laser shots presented increased expression of perlecan and syndecan-4. Moreover, we observed that the overexpression occurred in the outer layer of the retina, which is related to choroidal damage. It was possible to develop a standardized quantitative method to evaluate CNV in a rat model using HRA2. In addition, we presented data indicating that the expression of HSPG parallels the area of CNV lesion. The understanding of these events offers opportunities for studies of new therapeutic interventions targeting these HSPG.

Low-level red laser therapy alters effects of ultraviolet C radiation on Escherichia coli cells

Low-level lasers are used at low power densities and doses according to clinical protocols supplied with laser devices or based on professional practice. Although use of these lasers is increasing in many countries, the molecular mechanisms involved in effects of low-level lasers, mainly on DNA, are controversial. In this study, we evaluated the effects of low-level red lasers on survival, filamentation, and morphology of Escherichia colicells that were exposed to ultraviolet C (UVC) radiation. Exponential and stationary wild-type and uvrA-deficientE. coli cells were exposed to a low-level red laser and in sequence to UVC radiation. Bacterial survival was evaluated to determine the laser protection factor (ratio between the number of viable cells after exposure to the red laser and UVC and the number of viable cells after exposure to UVC). Bacterial filaments were counted to obtain the percentage of filamentation. Area-perimeter ratios were calculated for evaluation of cellular morphology. Experiments were carried out in duplicate and the results are reported as the means of three independent assays. Pre-exposure to a red laser protected wild-type and uvrA-deficient E. coli cells against the lethal effect of UVC radiation, and increased the percentage of filamentation and the area-perimeter ratio, depending on UVC fluence and physiological conditions in the cells. Therapeutic, low-level red laser radiation can induce DNA lesions at a sub-lethal level. Consequences to cells and tissues should be considered when clinical protocols based on this laser are carried out.

Low-intensity red and infrared laser effects at high fluences on Escherichia coli cultures

Semiconductor laser devices are readily available and practical radiation sources providing wavelength tenability and high monochromaticity. Low-intensity red and near-infrared lasers are considered safe for use in clinical applications. However, adverse effects can occur via free radical generation, and the biological effects of these lasers from unusually high fluences or high doses have not yet been evaluated. Here, we evaluated the survival, filamentation induction and morphology of Escherichia coli cells deficient in repair of oxidative DNA lesions when exposed to low-intensity red and infrared lasers at unusually high fluences. Cultures of wild-type (AB1157), endonuclease III-deficient (JW1625-1), and endonuclease IV-deficient (JW2146-1) E. coli, in exponential and stationary growth phases, were exposed to red and infrared lasers (0, 250, 500, and 1000 J/cm2) to evaluate their survival rates, filamentation phenotype induction and cell morphologies. The results showed that low-intensity red and infrared lasers at high fluences are lethal, induce a filamentation phenotype, and alter the morphology of the E. coli cells. Low-intensity red and infrared lasers have potential to induce adverse effects on cells, whether used at unusually high fluences, or at high doses. Hence, there is a need to reinforce the importance of accurate dosimetry in therapeutic protocols.

PURIFICAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS POR EXTRAÇÃO COM CO2 SUPERCRÍTICO

Este estudo constatou a possibilidade de extrairem-se ácidos graxos livres de óleos vegetais com CO2 supercrítico. Utilizou-se neste trabalho óleos de soja e de castanha do Pará. A pesquisa desenvolveu-se em duas etapas, inicialmente investigou-se a possibilidade de se extrairem os ácidos graxos destes óleos em condições de extração que variaram de 50-140 bar e de 40-80oC durante 40-160 minutos. Concluiu-se que é possível realizar a desacidificação de óleos vegetais. A eficiência da extração foi de aproximadamente 30% a 140 bar e 80oC para ambos os óleos. Após esta primeira etapa, o próximo passo foi a tentativa de obter-se um aumento na eficiência do processo promovendo a pré-degomagem nos óleos brutos como uma etapa anterior ao processo de desacidificação com CO2 supercrítico. A degomagem foi realizada através de dois métodos diferentes, um para extrair as gomas hidratáveis e outro para extrair tanto as hidratáveis como as não-hidratáveis. Os resultados experimentais foram obtidos a 140 bar e 80oC durante 40-160 minutos, mostrando que a pré-degomagem é realmente necessária, pois a eficiência da extração aumentou para 57% para o óleo de soja e 42% para o de castanha do Pará totalmente degomados, sendo que o método escolhido deve extrair tanto as gomas hidratáveis como as não-hidratáveis. Finalmente, utilizou-se cossolvente (etanol a 1-5% do peso do óleo) para auxiliar a extração, observando-se um aumento na eficiência para aproximadamente 65% para o óleo de soja e 56% para o de castanha do Pará totalmente degomados a 140 bar e 80oC por 40-160 minutos.

EXTRACTION OF OIL FROM PRESSED PALM OIL (Elaes guineensis) FIBERS USING SUPERCRITICAL CO2

Residual fibers from palm oil production are a good source of carotene, since they contain more than 5% of the original oil, with about 5000 ppm of carotenoids. As carotenoids are thermosensitive molecules, supercritical CO2 can be used for oil recovery, because this technique employs low temperatures. In this work results of oil extraction experiments from pressed palm oil fibers are shown. Fibers were from AGROPALMA, an industry which is located in Tailândia (Pará, Brazil). Extractions were carried out at 200, 250 and 300 bar and at temperatures of 45 and 55oC. Oil was analyzed by UV/vis spectrophotometry for total carotene determination. Results showed a large increase in extraction rate from 200 to 250 bar and a small variation from 250 to 300 bar. The total amount of carotenes did not increase in the course of extraction at 300 bar, but it showed a large increase at 200 and at 250 bar. Free fatty acids are present in amounts larger than those found in commercial oils.

THE EFFECTIVE DIFFUSIVITY OF CLOVE(Eugenia caryophyllus) ESSENTIAL OIL IN PRESSURIZED CO2

The effective diffusivity of clove essential oil in subcritical liquid CO2 was estimated. The experimental apparatus employed was a fixed-bed extractor. The fixed bed was formed with grounded (mesh -32 + 65) and compacted clove buds which were considered a solid element. The effective diffusion coefficient was evaluated by fitting the experimental concentration profile to the unsteady state mass balance equation for unidirectional diffusion in a finite solid medium. The diffusion coefficient was related to the concentration of oil in the solid by an exponential function. The estimated values of the effective diffusion coefficient varied from 3.64 to 5.22x10-10 m2/s. The average relative errors were lower than 3.1%.

EXTRAÇÃO DE OLEORESINA DE CÚRCUMA (Curcuma longa L) COM CO2 SUPERCRÍTICO

Dentre as fontes de corantes naturais mais utilizadas na indústria de alimentos, encontra-se a cúrcuma (Curcuma longa L), um rizoma do qual podem ser obtidas substâncias como a curcumina, demetoxicurcumina e bis-demetoxicurcumina. Estes pigmentos possuem coloração amarela e capacidade de substituir corantes artificiais. Com a finalidade de verificar a influência do pré-tratamento de secagem na extração, foram realizados experimentos de extração de oleoresina de cúrcuma com CO2 supercrítico, na unidade de extração do Laboratório de Engenharia Química da Universidade Federal do Pará, submetendo-se a matéria-prima a uma secagem nas temperaturas de 70 e 105oC. As extrações foram feitas a pressões de 200, 250 e 300 bar, e na temperatura de 45oC. Os resultados estão apresentados em tabelas e gráficos, em termos de rendimentos totais e teor de curcumina presente na oleoresina. A secagem a 70oC favoreceu a extração de oleoresina em termos de tempo de extração, e contribuiu para a manutenção de curcumina na matéria-prima.

EXTRAÇÃO DE LIPÍDEOS DA AMÊNDOA DE CASTANHA DE CAJU COM CO2 SUPERCRÍTICO

Nos últimos anos, vem crescendo o interesse em alimentos com baixo índice de calorias. Nos métodos tradicionais de extração de lipídeos com solventes orgânicos, devido as condições de extração, a integridade dos compostos extraídos e da matriz pode ser afetada pela decomposição térmica ou por contaminação pelo solvente. A extração com fluido supercrítico (EFSC) pode proporcionar um método alternativo para remover lipídeos, sem que haja redução significativa nas propriedades organolépticas do produto. O objetivo deste trabalho é extrair parcialmente o óleo contido na amêndoa da castanha de caju (Anacardium occidentale) com dióxido de carbono (CO2) supercrítico em condições de pressão de 100-170 bar e temperatura de 40-80 (C, para obter um produto de valor calórico reduzido que poderá ser usado como substituto para o amendoim e outras amêndoas na indústria de confeitos. Os experimentos foram realizados em um extrator de 300 ml, dispondo de sistemas de agitação magnética e variação de temperatura. Os resultados experimentais mostraram que o aumento da pressão acarretou um aumento na eficiência de extração. O efeito da temperatura foi o mesmo porém menos significativo.

COMPARISON OF GINGER (Zingiber officiale Roscoe) OLEORESIN OBTAINED WITH ETHANOL AND ISOPROPANOL WITH THAT OBTAINED WITH PRESSURIZED CO2

Ginger (Zingiber officinale Roscoe) belongs to the Zingiberacea family. It is a spice of great commercial importance. In this work ginger oleoresin was obtained with ethanol, isopropanol and liquid carbon dioxide. The chemical compositions of the extract were compared with each other. All oleoresin samples had monoterpenes and sesquiterpenes. Carboxylic acids were found in organic solvent extracts for an extraction time of 2 hours. The component responsible the for pungent characteristic of the oleoresin, gingerois, were detected in samples obtained with organic solvent for extraction times of 6 hours and in samples obtained with CO2 liquid for extraction times of 2 hours.

ANÁLISE TERMODINÂMICA DA DESTERPENAÇÃO DO ÓLEO DA CASCA DE LARANJA COM CO2 SUPERCRÍTICO A PARTIR DE UMA MISTURA SINTÉTICA

O projeto do processo de desterpenação do óleo da casca de laranja com CO2 supercrítico exige o bom conhecimento do comportamento de fases da mistura envolvida. Neste trabalho, faz-se uma análise termodinâmica preliminar desse processo, calculando-se a seletividade a partir da modelagem do equilíbrio líquido-vapor (ELV) para o sistema CO2-limoneno-linalol, com base em dados ternários medidos recentemente. Utilizou-se uma modificação da equação de Peng-Robinson e, com dados binários de ELV, avaliou-se a sua capacidade preditiva considerando-se 2 aspectos: a predição do equilíbrio a uma certa temperatura usando-se os parâmetros estimados em outra temperatura e a predição do comportamento de fases do sistema ternário com os parâmetros estimados dos sistemas binários. Foram determinados também os parâmetros de interação entre limoneno e linalol a partir dos dados experimentais do ternário.

MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA DESTERPENAÇÃO DO ÓLEO DA CASCA DE LARANJA COM CO2 SUPERCRÍTICO EM MODO SEMI-CONTÍNUO

A desterpenação do óleo da casca de laranja com CO2 supercrítico foi investigada através da modelagem e simulação da separação de uma mistura sintética de limoneno (90 % em peso) e linalol (10 %), em um extrator operando em modo semi-contínuo. A modelagem matemática da extração supercrítica foi realizada por analogia com a destilação de uma mistura binária, em batelada, expressando-se a composição das fases em equilíbrio numa base molar livre de CO2. O cálculo das variáveis do processo foi feito por integração numérica da equação de Rayleigh empregando-se o método de Runge-Kutta de quarta ordem. Para a determinação da relação de equilíbrio entre as fases, adotou-se a equação de Peng-Robinson modificada, com os parâmetros de interação obtidos de dados de ELV dos sistemas binários CO2+limoneno e CO2+linalol e do ternário CO2+limoneno+linalol.

USO DA EQUAÇÃO DE ESTADO DE PENG-ROBINSON COM REGRA DE MISTURA DEPENDENTE DA COMPOSIÇÃO NA PREDIÇÃO DO EQUILÍBRIO DE FASES DO SISTEMA TERNÁRIO CO2-LIMONENO-CITRAL

Dados de equilíbrio de fases a pressões elevadas dos sistemas binários CO2-Limoneno e CO2-Citral e do sistema ternário CO2-Limoneno-Citral foram coletados da literatura e usados na modelagem termodinâmica que emprega a equação de estado de PENG-ROBINSON &#091;1&#093; com: 1) Regra de mistura clássica; 2) Regra de mistura dependente da composição de STRYJEK & VERA &#091;2&#093;. Os parâmetros de interação binária entre CO2-Limoneno e CO2-Citral foram obtidos pelo ajuste dos modelos a dados experimentais, fazendo uso de dois programas computacionais, os quais envolvem a minimização de uma função objetivo, pelo método Simplex de NELDER & MEAD (3), que foi escrita em termos dos desvios relativos entre os pontos experimentais e os calculados pelos modelos. O equilíbrio de fases do sistema ternário foi calculado utilizando-se os parâmetros de interação binária ajustados previamente e considerando parâmetros nulos entre os componentes Limoneno e Citral. A análise dos resultados indica, para as condições supercríticas, que os dois modelos foram capazes de predizer qualitativamente o sistema ternário, fornecendo resultados compatíveis, em ordem de grandeza, com os valores experimentais.

Desarrollo de la ingenieria basica de una planta industrial para extraccion con CO2 liquido. I. Extractores

En base a los resultados obtenidos en una unidad piloto cuyo diseño, montaje y puesta en operación fueron realizados con la finalidad de poder producir el cambio de escala, se dio inicio al proyecto de una planta de producción con características modulares por su flexibilidad operativa en cuanto a capacidad de producción y tipo de materia prima. Se desarrolló la ingeniería conceptual, consistente en la definición de las bases de diseño; las diferentes etapas del proceso, la capacidad de producción a instalar, los rangos de trabajo de las variables operativas, el régimen, la especificación de los materiales de construcción, características de la carga, materiales auxiliares y tipo de instrumentación y control. La ingeniería básica, especificación de equipos y componentes auxiliares, para: alimentación de CO2, bombeo y presurización, acondicionamiento térmico, extracción, separación fluido/extracto, medida y control del caudal, temperatura y presión, se encuentra en una etapa avanzada de ejecución. Se ha comenzado con la ingeniería de detalle de extractores con diferente capacidad.