Valorização da Borra de Café: Otimização da Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática

O decréscimo das reservas de petróleo e as consequências ambientais resultantes do recurso a combustíveis fósseis nos motores a diesel têm levado à procura de combustíveis alternativos. Esta pesquisa alicerçada nas fontes de energia renovável tornou-se essencial, face à crescente procura de energia e ao limitado fornecimento de combustíveis fósseis . Resíduos de óleo de cozinha, gordura animal, entre outros resíduos de origem biológica, tais como a borra de café, são exemplos de matérias-primas para a produção de biodiesel. A sua valorização tem interesse quer pela perspetiva ambiental, quer pela económica, pois aumenta não só a flexibilidade e diversificação das matérias-primas, mas também contribui para uma estabilidade de custos e alteração nas políticas agrícolas e de uso do solo. É neste contexto que se enquadra o biodiesel e a borra de café, pretendendo-se aqui efetuar o estudo da produção, à escala laboratorial, de biodiesel a partir da borra de café, por transesterificação enzimática, visando a procura das melhores condições reacionais. Iniciando-se com a caracterização da borra de café, foram avaliados antes e após a extração do óleo da borra de café, diversos parâmetros, de entre os quais se destacam: o teor de humidade (16,97% e 6,79%), teor de cinzas (1,91 e 1,57%), teor de azoto (1,71 e 2,30%), teor de proteínas (10,7 e 14,4%), teor de carbono (70,2 e 71,7%), teor de celulose bruta (14,77 e 18,48%), teor de lenhina (31,03% e 30,97%) e poder calorifico superior (19,5 MJ/kg e 19,9 MJ/kg). Sumariamente, constatou-se que os valores da maioria dos parâmetros não difere substancialmente dos valores encontrados na literatura, tendo sido evidenciado o potencial da utilização desta biomassa, como fonte calorifica para queima e geração de energia. Sendo a caracterização do óleo extraído da borra de café um dos objetivos antecedentes à produção do biodiesel, pretendeu-se avaliar os diferentes parâmetros mais significativos. No que diz respeito à caracterização do óleo extraído, distingue-se a sua viscosidade cinemática (38,04 mm2/s), densidade 0,9032 g/cm3, poder calorífico de 37,9 kcal/kg, índice de iodo igual a 63,0 gI2/ 100 g óleo, o teor de água do óleo foi de 0,15 %, o índice de acidez igual a 44,8 mg KOH/g óleo, ponto de inflamação superior a 120 ºC e teor em ácidos gordos de 82,8%. Inicialmente foram efetuados ensaios preliminares, a fim de selecionar a lipase (Lipase RMIM, TL 100L e CALB L) e álcool (metanol ou etanol puros) mais adequados à produção de biodiesel, pelo que o rendimento de 83,5% foi obtido através da transesterificação mediada pela lipase RMIM, utilizando como álcool o etanol. Sendo outro dos objetivos a otimização do processo de transesterificação enzimática, através de um desenho composto central a três variáveis (razão molar etanol: óleo, concentração de enzima e temperatura), recorrendo ao software JMP 8.0, determinou-se como melhores condições, uma razão molar etanol: óleo 5:1, adição de 4,5% (m/m) de enzima e uma temperatura de 45 ºC, que conduziram a um rendimento experimental equivalente a 96,7 % e teor de ésteres 87,6%. Nestas condições, o rendimento teórico foi de 99,98%. Procurou-se ainda estudar o efeito da adição de água ao etanol, isto é, o efeito da variação da concentração do etanol pela adição de água, para teores de etanol de 92%, 85% e 75%. Verificou-se que até 92% decorreu um aumento da transesterificação (97,2%) para um teor de ésteres de (92,2%), pelo que para teores superiores de água adicionada (75% e 85%) ocorreu um decréscimo no teor final em ésteres (77,2% e 89,9%) e no rendimento da reação (84,3% e 91,9%). Isto indica a ocorrência da reação de hidrólise em maior extensão, que leva ao desvio do equilíbrio no sentido contrário à reação de formação dos produtos, isto é, dos ésteres. Finalmente, relativamente aos custos associados ao processo de produção de biodiesel, foram estimados para o conjunto de 27 ensaios realizados neste trabalho, e que corresponderam a 767,4 g de biodiesel produzido, sendo o custo dos reagentes superior ao custo energético, de 156,16 € e 126,02 €, respetivamente. Naturalmente que não esperamos que, a nível industrial os custos sejam desta ordem de grandeza, tanto mais que há economia de escala e que as enzimas utilizadas no processo deveriam ser reutilizadas diversas vezes.

Minimização do impacto ambiental do processo de curtume de pele de bovino

O presente trabalho teve como objectivo a minimização do impacto ambiental do processo de curtume da pele de bovino. A indústria de curtumes transforma a pele, material putrescível, em couro, material nobre, termicamente estável e imputrescível. A transformação da pele em couro origina uma carga poluente apreciável quer quanto a efluentes líquidos quer quanto a resíduos sólidos. O fluxo produtivo da indústria de curtumes pode dividir-se em quatro sectores: ribeira, curtume, tinturaria e acabamento, sendo que os três primeiros geram efluentes líquidos com elevada carga poluente. Neste trabalho, foram avaliadas as fases do processo que geram efluentes líquidos: molho, caleiro, curtume e tinturaria. Na avaliação do processo do molho testou-se uma protease e uma lipase contra um molhante e um desengordurante tradicional, agentes químicos normalmente utilizados no molho mas menos biodegradáveis que as enzimas testadas. Salienta-se o bom resultado obtido quanto à eficiência do molho Na avaliação do processo de caleiro testaram-se várias alternativas no sentido da redução da quantidade de sulfureto de sódio utilizada e da minimização da carga poluente. Entre as alternativas, depilação por oxidação, depilação enzimática com e sem destruição do pêlo, elegeu-se a depilação enzimática sem destruição do pêlo que conduziu a resultados com menor impacto ambiental, nomeadamente a redução da % da quantidade de sulfureto de sódio, sendo a redução da carga poluente de 4,19 % de sulfureto, 32.80% de sólidos suspensos totais (SST),27.09% de sólidos totais (ST) e de 76.90% da carência química de oxigénio (CQO) no efluente de caleiro. No processo do curtume da pele é utilizado crómio como agente de curtume em cerca de 80% das peles tratadas, sendo este metal problemático em termos ambientais. No sentido de reduzir a quantidade de crómio utilizada no processo foi realizado um planeamento factorial onde as variáveis a estudar foram a concentração de crómio e a temperatura, tendo este como objectivo observar qual a quantidade mínima de crómio necessária para termos um produto final nas condições desejadas e gerando um menor impacto ambiental. Concluiu-se desenvolvendo um processo que mostra ser possível reduzir a quantidade de sal de crómio de 7% para 5%, além de ter um impacto ambiental claramente menos agressivo nos efluentes de curtume gerado. Este processo quando comparado com o processo tradicional permite a redução de 27% na CQO, 79% nos SST, 11% nos ST e 38% no teor de crómio Na avaliação do processo de tinturaria foi estudado um processo compacto contra o processo tradicional, tendo-se concluído pelo menor impacto ambiental do processo estudado, nomeadamente ao nível da redução do consumo de água e da carga poluente gerada. A comparação dos dois processos, no que respeita à carga poluente gerada, permitiu concluir por uma redução de 39% da CQO, 50% dos SST, e 12% dos ST quando aplicado o processo compacto Por fim foi feita uma avaliação do impacto ambiental do efluente global gerado pelos processos considerados com menor impacto ambiental contra o processo tradicional, normalmente aplicado na indústria. A aplicação do conjunto dos processos desenvolvidos, quando comparada com a aplicação do conjunto dos processos tradicionais, mostra uma redução de 1% no sulfureto, 40% na CQO, 60 % nos SST, 42 % no crómio e 11% nos ST, mostrando claramente que é possível reduzir a carga poluente da indústria de curtumes atuando no processo. Este trabalho mostrou a importância de atuar no processo para minimizar os custos de tratamento e mesmo de investimento dos efluentes da indústria de curtumes. Importa salientar que os processos desenvolvidos necessitam de validação a uma escala semi-industrial.

FATAL DISSEMINATED CRYPTOCOCCOSIS WITH RENAL INVOLVEMENT IN AN HIV-INFECTED PATIENT

SUMMARY Introduction: We present a fatal case of disseminated cryptococcosis in a young man whose diagnosis of HIV infection was made at the time of admission to the emergency room. Case report: The patient was a twenty-three-year-old man, with a history of daily fever during one month associated with diarrhea, weight loss, headache, vomiting and generalized seizures. He also had a history of diabetes mellitus, alcoholism and drug addiction. Upon physical examination the patient was pale, disoriented and had periods of agitation. White blood cells count was 3,440/mm3 (5% lymphocytes), hemoglobin was 10g/dL, platelets were 83,000/ mm3. Creatinine was 0.7 mg/dL; urea 19 mg/dL; Na, K, and liver enzymes were within normal limits. Lactic dehydrogenase was 494 IU/L. Cerebrospinal fluid (CSF) analysis revealed 10 white blood cells/mm3 (58% neutrophils, 31% lymphocytes, 11% monocytes) and 2 red blood cells/mm3. India ink test revealed six Cryptococcus yeasts/mm3. CSF glucose was 122 mg/dL and protein was 36 mg/ dL. VDRL test was negative and anti-HIV test was positive. Intravenous hydration, insulin, phenytoin, fluconazole, pyrimethamine, sulfadiazine, folinic acid, and amphotericin B were started. The patient did not improve and became obtunded and hypotensive. He was intubated and put on mechanical respiration. He received vasoactive drugs and died less than 24 hours after admission. A postmortem examination was performed and revealed disseminated cryptococcosis, with severe involvement of the kidneys. Conclusion: Cryptococcosis, as a rule, is a systemic disease that affects mostly immunocompromised individuals, especially patients with AIDS. When diagnosed late in its course it has a very high mortality.

Insight into the multicopper oxidases stability

Dissertation presented to obtain the PhD degree in Biochemistry

The role of Di-iron proteins in pathogen resistance

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biochemistry

Structure-function relationships in a glycosyltransferase, a phosphatase and an oxidoreductase

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemistry

Insights into cell wall synthesis and cell division in Staphylococcus aureus

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biology

AMINOGLYCOSIDE RESISTANCE GENES IN Pseudomonas aeruginosa ISOLATES FROM CUMANA, VENEZUELA

The enzymatic modification of aminoglycosides by aminoglycoside-acetyltransferases (AAC), aminoglycoside-adenyltransferases (AAD), and aminoglycoside-phosphotransferases (APH), is the most common resistance mechanism in P. aeruginosa and these enzymes can be coded on mobile genetic elements that contribute to their dispersion. One hundred and thirty seven P. aeruginosa isolates from the University Hospital, Cumana, Venezuela (HUAPA) were evaluated. Antimicrobial susceptibility was determined by the disk diffusion method and theaac, aadB and aph genes were detected by PCR. Most of the P. aeruginosa isolates (33/137) were identified from the Intensive Care Unit (ICU), mainly from discharges (96/137). The frequency of resistant P. aeruginosaisolates was found to be higher for the aminoglycosides tobramycin and amikacin (30.7 and 29.9%, respectively). Phenotype VI, resistant to these antibiotics, was the most frequent (14/49), followed by phenotype I, resistant to all the aminoglycosides tested (12/49). The aac(6´)-Ib,aphA1 and aadB genes were the most frequently detected, and the simultaneous presence of several resistance genes in the same isolate was demonstrated. Aminoglycoside resistance in isolates ofP. aeruginosa at the HUAPA is partly due to the presence of the aac(6´)-Ib, aphA1 andaadB genes, but the high rates of antimicrobial resistance suggest the existence of several mechanisms acting together. This is the first report of aminoglycoside resistance genes in Venezuela and one of the few in Latin America.

The mechanism of formate oxidation by metal-dependent formate dehydrogenases

J Biol Inorg Chem (2011) 16:1255–1268 DOI 10.1007/s00775-011-0813-8

Low-Spin Heme b3 in the Catalytic Center of Nitric Oxide Reductase from Pseudomonas nautica

Biochemistry, 2011, 50 (20), pp 4251–4262 DOI: 10.1021/bi101605p

Artefacts induced on c-type haem proteins by electrode surfaces

J Biol Inorg Chem (2011) 16:209–215 DOI 10.1007/s00775-010-0717-z

Kinetic, Structural, and EPR Studies Reveal That Aldehyde Oxidoreductase from Desulfovibrio gigas Does Not Need a Sulfido Ligand for Catalysis and Give Evidence for a Direct Mo-C Interaction in a Biological System

J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (23), pp 7990–7998 DOI: 10.1021/ja809448r

Candida albicans PROTEIN PROFILE CHANGES IN RESPONSE TO THE BUTANOLIC EXTRACT OF Sapindus saponariaL.

Candida albicans is an opportunistic human pathogen that is capable of causing superficial and systemic infections in immunocompromised patients. Extracts of Sapindus saponaria have been used as antimicrobial agents against various organisms. In the present study, we used a combination of two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D-PAGE) and matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) to identify the changes in protein abundance of C. albicans after exposure to the minimal inhibitory concentration (MIC) and sub-minimal inhibitory concentration (sub-MIC) of the butanolic extract (BUTE) of S. saponaria and also to fluconazole. A total of six different proteins with greater than 1.5 fold induction or repression relative to the untreated control cells were identified among the three treatments. In general, proteins/enzymes involved with the glycolysis (GPM1, ENO1, FBA1), amino acid metabolism (ILV5, PDC11) and protein synthesis (ASC1) pathways were detected. In conclusion, our findings reveal antifungal-induced changes in protein abundance of C. albicans. By using the previously identified components of the BUTE of S. saponaria(e.g., saponins and sesquiterpene oligoglycosides), it will be possible to compare the behavior of compounds with unknown mechanisms of action, and this knowledge will help to focus the subsequent biochemical work aimed at defining the effects of these compounds.

PRELIMINARY REPORT ON THE PUTATIVE ASSOCIATION OF IL10 -3575 T/A GENETIC POLYMORPHISM WITH MALARIA SYMPTOMS

Only a small percentage of individuals living in endemic areas develop severe malaria suggesting that host genetic factors may play a key role. This study has determined the frequency of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in some pro and anti-inflammatory cytokine gene sequences: IL6 (-174; rs1800795), IL12p40 (+1188; rs3212227), IL4 (+33; rs2070874), IL10 (-3575; rs1800890) and TGFb1 (+869; rs1800470), by means of PCR-RFLP. Blood samples were collected from 104 symptomatic and 37 asymptomatic subjects. Laboratory diagnosis was assessed by the thick blood smear test and nested-PCR. No association was found between IL6 (-174), IL12p40 (+1188), IL4 (+33), IL10 (- 3575), TGFb1 (+869) SNPs and malaria symptoms. However, regarding the IL10 -3575 T/A SNP, there were significantly more AA and AT subjects, carrying the polymorphic allele A, in the symptomatic group (c2 = 4.54, p = 0.01, OR = 0.40 [95% CI - 0.17- 0.94]). When the analysis was performed by allele, the frequency of the polymorphic allele A was also significantly higher in the symptomatic group (c2 = 4.50, p = 0.01, OR = 0.45 [95% CI - 0.21-0.95]). In conclusion, this study has suggested the possibility that the IL10 - 3575 T/A SNP might be associated with the presence and maintenance of malaria symptoms in individuals living in endemic areas. Taking into account that this polymorphism is related to decreased IL10 production, a possible role of this SNP in the pathophysiology of malaria is also suggested, but replication studies with a higher number of patients and evaluation of IL10 levels are needed for confirmation.

Sarcoplasmic reticulum calcium ATPase is inhibited by organic vanadium coordination compounds: pyridine-2,6-dicarboxylatodioxovanadium(V), BMOV, and an amavadine analogue

Inorg Chem. 2008 Jul 7;47(13):5677-84. doi: 10.1021/ic702405d