Analysis of adsorption data of graphitized thermal carbon black with a DFT-lattice gas theory

In this paper we analyzed the adsorption of gases and vapors on graphitised thermal carbon black by using a modified DFT-lattice theory, in which we assume that the behavior of the first layer in the adsorption film is different from those of second and higher layers. The effects of various parameters on the topology of the adsorption isotherm were first investigated, and the model was then applied in the analysis of adsorption data of numerous substances on carbon black. We have found that the first layer in the adsorption film behaves differently from the second and higher layers in such a way that the adsorbate-adsorbate interaction energy in the first layer is less than that of second and higher layers, and the same is observed for the partition function. Furthermore, the adsorbate-adsorbate and adsorbate-adsorbent interaction energies obtained from the fitting are consistently lower than the corresponding values obtained from the viscosity data and calculated from the Lorentz-Berthelot rule, respectively.

Effect of manual hyperinflation on hemodynamics, gas exchange, and respiratory mechanics in ventilated patients

The authors investigated the effect of manual hyperinflation (MHI) with set parameters applied to patients on mechanical ventilation on hemodynamics, respiratory mechanics, and gas exchange. Sixteen critically ill patients post-septic shock, with acute lung injury, were studied. Heart rate, arterial pressure, and mean pulmonary artery pressure were recorded every minute. pulmonary artery occlusion pressure, cardiac output, arterial blood gases, and dynamic compliance (C-dyn) were recorded pre- and post-MHI. From this, systemic vascular resistance index (SVRI), cardiac index, oxygen delivery, and partial pressure of oxygen:fraction of inspired oxygen (PaO2:FiO(2)) ratio were calculated. There were significant increases in SVRI (P < 0.05) post-MHI and diastolic arterial pressure (P < 0.01)during MHI. C-dyn increased post-MHI (P < 0.01) and was sustained at 20 minutes post-MHI (P < 0.01). Subjects with an intrapulmonary cause of lung disease had a significant decrease (P = 0.02) in PaO2:FiO(2), and those with extrapulmonary causes of lung disease had a significant increase (P < 0.001) in PaO2:FiO(2) post-MHI. In critically ill patients, MHI resulted in an improvement in lung mechanics and an improvement in gas exchange in patients with lung disease due to extrapulmonary events and did not result in impairment of the cardiovascular system.

Solvable models of Bose-Einstein condensates: A new algebraic Bethe ansatz scheme

A new algebraic Bethe ansatz scheme is proposed to diagonalize classes of integrable models relevant to the description of Bose-Einstein condensation in dilute alkali gases. This is achieved by introducing the notion of Z-graded representations of the Yang-Baxter algebra. (C) 2003 American Institute of Physics.

Candidatus "Scalindua brodae", spec. nov., Candidatus "Scalindua wagneri", spec. nov., two new species of anaerobic ammonium oxidizing bacteria

Anaerobic ammonium oxidation (anammox) is both a promising process in wastewater treatment and a long overlooked microbial physiology that can contribute significantly to biological nitrogen cycling in the world's oceans. Anammox is mediated by a monophyletic group of bacteria that branches deeply in the Planctomycetales. Here we describe a new genus and species of anaerobic ammonium oxidizing planctomycetes, discovered in a wastewater treatment plant (wwtp) treating landfill leachate in Pitsea, UK. The biomass from this wwtp showed high anammox activity (5.0 +/- 0.5 nmol/mg protein/min) and produced hydrazine from hydroxylamine, one of the unique features of anammox bacteria. Eight new planctomycete 16S rRNA gene sequences were present in the 16S rRNA gene clone library generated from the biomass. Four of these were affiliated to known anammox 16S rRNA gene sequences, but branched much closer to the root of the planctomycete line of descent. Fluorescence in situ hybridization (FISH) with oligonucleotide probes specific for these new sequences showed that two species (belonging to the same genus) together made up > 99% of the planctomycete population which constituted 20% of the total microbial community. The identification of these organisms as typical anammox bacteria was confirmed with electron microscopy and lipid analysis. The new species, provisionally named Candidatus Scalindua brodae and Scalindua wagneri considerably extend the biodiversity of the anammox lineage on the 16S rRNA gene level, but otherwise resemble known anammox bacteria. Simultaneously, another new species of the same genus, Candidatus Scalindua sorokinii, was detected in the water column of the Black Sea, making this genus the most widespread of all anammox bacteria described so far.

Exact results for a tunnel-coupled pair of trapped Bose-Einstein condensates

A model describing coherent quantum tunnelling between two trapped Bose-Einstein condensates is discussed. It is not well known that the model admits an exact solution, obtained some time ago, with the energy spectrum derived through the algebraic Bethe ansatz. An asymptotic analysis of the Bethe ansatz equations leads us to explicit expressions for the energies of the ground and the first excited states in the limit of weak tunnelling and all energies for strong tunnelling. The results are used to extract the asymptotic limits of the quantum fluctuations of the boson number difference between the two Bose-Einstein condensates and to characterize the degree of coherence in the system.

Low input tillage/cropping systems for limited resource areas

Agriculture in limited resource areas is characterized by small farms which an generally too small to adequately support the needs of an average farm family. The farming operation can be described as a low input cropping system with the main energy source being manual labor, draught animals and in some areas hand tractors. These farming systems are the most important contributor to the national economy of many developing countries. The role of tillage is similar in dryland agricultural systems in both the high input (HICS) and low input cropping systems (LICS), however, wet cultivation or puddling is unique to lowland rice-based systems in low input cropping systems. Evidence suggest that tillage may result in marginal increases in crop yield in the short term, however, in the longer term it may be neutral or give rise to yield decreases associated with soil structural degradation. On marginal soils, tillage may be required to prepare suitable seedbeds or to release adequate Nitrogen through mineralization, but in the longer term, however, tillage reduces soil organic matter content, increases soil erodibility and the emission of greenhouse gases. Tillage in low input cropping systems involves a very large proportion of the population and any changes: in current practices such as increased mechanization will have a large social impact such as increased unemployment and increasing feminization of poverty, as mechanization may actually reduce jobs for women. Rapid mechanization is likely to result in failures, but slower change, accompanied by measures to provide alternative rural employment, might be beneficial. Agriculture in limited resource areas must produce the food and fiber needs of their community, and its future depends on the development of sustainable tillage/cropping systems that are suitable for the soil and climatic conditions. These should be based on sound biophysical principles and meet the needs of and he acceptable to the farming communities. Some of the principle requirements for a sustainable system includes the maintenance of soil health, an increase in the rain water use efficiency of the system, increased use of fertilizer and the prevention of erosion. The maintenance of crop residues on the surface is paramount for meeting these requirements, and the competing use of crop residues must be met from other sources. These requirements can be met within a zonal tillage system combined with suitable agroforestry, which will reduce the need for crop residues. It is, however, essential that farmers participate in the development of any new technologies to ensure adoption of the new system. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Study of wet porous filtration

A growing demand for efficient air quality management calls for the development of technologies capable of meeting the stringent requirements now being applied in areas of chemical, biological and medical activities. Currently, filtration is the most effective process available for removal of fine particles from carrier gases. Purification of gaseous pollutants is associated with adsorption, absorption and incineration. In this paper we discuss a new technique for highly efficient simultaneous purification of gaseous and particulate pollutants from carrier gases, and investigate the utilization of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) imaging for the study of the dynamic processes associated with gas-liquid flow in porous media. Our technique involves the passage of contaminated carrier gases through a porous medium submerged into a liquid, leading to the formation of narrow and tortuous pathways through the medium. The wet walls of these pathways result in outstanding purification of gaseous, liquid and solid alien additives. NMR imaging was successfully used to map the gas pathways inside the porous medium submerged into the liquid layer. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Surface diffusion of strongly adsorbing vapors in activated carbon by a differential permeation method

Conventional methods to determine surface diffusion of adsorbed molecules are proven to be inadequate for strongly adsorbing vapors on activated carbon. Knudsen diffusion permeability (B-k) for strongly adsorbing vapors cannot be directly estimated from that of inert gases such as helium. In this paper three models are considered to elucidate the mechanism of surface diffusion in activated carbon. The transport mechanism in all three models is a combination of Knudsen diffusion, viscous flow and surface diffusion. The collision reflection factor f (which is the fraction of molecules undergoing collision to the solid surface over reflection from the surface) of the Knudsen diffusivity is assumed to be a function of loading. It was found to be 1.79 in the limit of zero loading, and decreases as loading increases. The surface diffusion permeability increases sharply at very low pressures and then starts to decrease after it has reached a maximum (B(mum)s) at a threshold pressure. The initial rapid increase in the total permeability is mainly attributed to surface diffusion. Interestingly the B(mum)s for all adsorbates appear at the same volumetric adsorbed phase concentration, suggesting that the volume of adsorbed molecules may play an important role in the surface diffusion mechanism in activated carbon. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Uma avaliação das metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica de sistemas

Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais.

Efeitos dos ácidos húmicos provenientes de aterro sanitário em plantas

O processo de tratamento biológico dos lixiviados de aterros sanitários resulta na geração de grandes quantidades de lodo, caracterizados por conterem altas taxas de matéria orgânica. Por meio do fracionamento químico da matéria orgânica são obtidos os ácidos húmicos (AH), fração de comprovada eficiência sobre o crescimento vegetal, promovendo melhorias no desenvolvimento das plantas. Este trabalho teve como objetivo caracterizar quimicamente os AH extraídos do lodo de lixiviado de aterro sanitário e avaliar os efeitos da aplicação de diferentes doses dos AH por meio de análises biológicas em plantas, visando minimizar os potenciais riscos da utilização do lodo in natura. Por meio de caracterizações químicas, o ácido húmico apresentou elevados teores de carbono e nitrogênio, podendo constituir uma importante fonte de nutrientes para as plantas. Além disso, foram observadas alterações nas taxas de absorção, na bioconcentração e na translocação de alguns nutrientes. Com relação à análise das enzimas antioxidantes, foi possível observar aumento na atividade de algumas enzimas com a aplicação de diferentes doses de AH. Além disto, foram constatadas alterações citogenéticas por meio da análise de células meristemáticas e F1 de Allium cepa. Influências sobre o crescimento da planta também são reportadas, por meio de aumentos expressivos na área radicular e na altura de Zea mays. Em geral, os dados de crescimento revelaram um maior investimento da planta na parte aérea, provavelmente associado com a melhor eficiência do sistema radicular. Além disso, também foram reportadas alterações na espessura da epiderme. Neste contexto, apesar dos benefícios nutricionais e da comprovada atuação dos AH sobre o metabolismo vegetal, os seus efeitos biológicos sobre enzimas do estresse oxidativo e a sua capacidade citotóxica precisam ser melhor investigados. Devido à complexidade do resíduo, a utilização de análises químicas, genéticas, enzimáticas, fisiológicas e anatômicas foi uma importante ferramenta para a avaliação da possível aplicação dos ácidos húmicos em plantas.

Cenários de mudanças climáticas para a América do Sul : impacto no zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar

O Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC) através do seu Quarto Relatório de Avaliação das Mudanças Climáticas Globais (IPCC-AR4), publicado em 2007, atribui as emissões de gases de efeito estufa como a principal causa do aumento médio das temperaturas e alerta para uma elevação entre 1,8 ºC e 6,4 ºC até 2100, podendo modificar assim a aptidão climática para as culturas agrícolas em diversas regiões do planeta. Diante disso, existe a necessidade de substituição dos combustíveis fósseis por fontes renováveis e limpas de energia, como o etanol. A cana-de-açúcar apresenta-se, portanto, como uma cultura estratégica na produção do etanol. O presente trabalho teve como objetivos: 1) avaliar o desempenho dos Modelos Climáticos Globais (MCGs) do IPCC-AR4 na simulação de dados climáticos de temperatura do ar e precipitação pluviométrica para o período anual e mensal; 2) elaborar o zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar para a América do Sul considerando o clima referência e o futuro para as décadas de 2020, 2050 e 2080 em função do cenário de emissão A1B considerado pessimista e que usa um equilíbrio entre todas as fontes de energia. Para a avaliação do desempenho dos MCGs, foram utilizados dados climáticos médios mensais observados de precipitação e temperatura do ar provenientes do Climatic Research Unit (CRU) e dados simulados oriundos dos 22 MCGs do IPCC (cenário 20c3m) compreendidos entre o período de 1961-1990, além do Multimodel (ensemble) – MM que é a média da combinação dos dados de todos os modelos. O desempenho dos MCGs foi avaliado pelos índices estatísticos: desvio padrão, correlação, raiz quadrada da média do quadrado das diferenças centralizadas e o “bias” dos dados simulados com os observados, que foram representados no diagrama de Taylor. Para a etapa da elaboração do zoneamento agroclimático procedeu-se o cálculo dos balanços hídricos (referência e futuros) da cultura, pelo método de Thornthwaite & Mather (1955). Para o cenário referência, utilizaram-se dados das médias mensais da precipitação e temperatura provenientes do CRU, enquanto que para as projeções futuras, dados provenientes das anomalias do Multimodel (ensemble) – MM para as décadas de 2020, 2050 e 2080, que foram ajustados, obtendo-se assim as projeções futuras para cada período analisado. Baseado nos mapas temáticos reclassificados de deficiência hídrica anual, temperatura média anual, excedente hídrico anual e no índice de satisfação das necessidades de água (ISNA), realizou-se uma sobreposição dessas informações obtendo assim, os mapas finais do zoneamento agroclimático da cana-de-açúcar. Posteriormente ao zoneamento, realizou-se a análise das transições (ganhos, perdas e persistências) entre as classes de aptidão climática da cultura. Os resultados mostram que o Multimodel (ensemble) – MM para o período mensal apresenta o melhor desempenho entre os modelos analisados. As áreas inaptas correspondem a maior parte da América do Sul e uma expressiva transição entre as classes de aptidão climática da cultura.

Perfis de tensão residual do aço duplex UNS S32304 submetido a diferentes processos de soldagem TIG e condições de tratamento térmico

Visando a aplicação do aço UNS S32304 em embalados para transporte de material radioativo, amostras soldadas por processo TIG, com diferentes gases de proteção, foram submetidas a tratamentos térmicos nas temperaturas de 475°C, 600°C e 750°C por 8 horas, seguidas de resfriamento ao ar, a fim de analisar o efeito de temperaturas críticas no perfil de tensões residuais e microestrutura. A difratometria de raios X foi utilizada para determinação das tensões residuais, em diferentes condições (amostras como recebidas e apenas tratadas termicamente) e o perfil de tensões residuais total das amostras soldadas é apresentado para cada fase (austenita e ferrita). As tensões residuais das fases foram determinadas pela técnica sen2ψ, utilizando um difratômetro com fonte de radiação CuKα (<λ

Protocolos de Montreal e Kyoto: pontos em comum e diferenças fundamentais

Os Protocolos de Montreal e Kyoto, tratados internacionais de defesa do meio ambiente e da vida, controlam gases que provocam o buraco na camada de ozônio e o efeito estufa, respectivamente, resultantes de atividades industriais e uso da terra. O artigo enfatiza pontos comuns e diferenças entre eles, fornecendo atualização dos protocolos.

The quest for a sustainable product: An environmental study of tyre recyclates

The main objective of the present study is to assess the environmental advantages of substituting aluminium for a polymer composite in the manufacture of a structural product (a frame to be used as a support for solar panels). The composite was made of polypropylene and a recycled tyres’ rubber granulate. Analysis of different composite formulations was performed, to assess the variation of the environmental impact with the percentage of rubber granulate incorporation. The results demonstrate that the decision on which of the two systems (aluminium or composite) has the best life cycle performance is strongly dependent on the End-of Life (EoL) stage of the composite frame. When the EoL is deposition in a landfill, the aluminium frame performs globally better than its composite counterpart. However, when it is incineration with energy recovery or recycling, the composite frame is environmentally preferable. The raw material production stage was found to be responsible for most of the impacts in the two frame systems. In that context, it was shown that various benefits can accrue in several environmental impact categories by recycling rubber tyres and using the resulting materials. This is in a significant part also due to the recycling of the steel in the tyres. The present work illustrates how it is possible to minimize the overall environmental impact of consumer products through the adequate selection of their constitutive materials in the design stage. Additionally it demonstrates how an adequate EoL planning can be an important issue when developing a sustainable product, since it can highly influence its overall life cycle performance.

Improving the environmental performance of bedding products by using life cycle assessment at the design stage

Improvement of the environmental performance of processes and products is a common objective in industry, and has been receiving increased attention in recent years. The main objective of this work is to evaluate the potential environmental impact of two bedding products, a polyurethane foam mattress (PFM) and a pocket spring mattress (PSM). These two types are the most common mattresses used in Europe. A Life Cycle Assessment (LCA) shows that the PFM has a higher environmental impact than the PSM. For both products the main cause of environmental impact is the manufacturing process, respectively the polyurethane foam block moulding process for the PFM, and the pocket spring nucleus process for the PSM. A scenario analysis shows the possibility of reducing the environmental impact of the products’ life cycle using an alternative End-of-Life scenario, resorting to incineration rather than landfill. Two strategies were also studied in order to reduce the environmental impact of the PFM: (1) reutilization of foam that was sent to the waste system management, and (2) a 20% weight reduction of the polyurethane foam. The second strategy has proven to be the most effective.