Modelling and optimization of the ion exchange membrane bioreactor for removal of anionic pollutants from drinking water streams

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Química, especialidade de Engenharia Bioquímica

Evaluation of three different DNA extraction methods from blood samples collected in dried filter paper in Plasmodium subpatent infections from the Amazon region in Brazil

Asymptomatic Plasmodium infection is a new challenge for public health in the American region. The polymerase chain reaction (PCR) is the best method for diagnosing subpatent parasitemias. In endemic areas, blood collection is hampered by geographical distances and deficient transport and storage conditions of the samples. Because DNA extraction from blood collected on filter paper is an efficient method for molecular studies in high parasitemic individuals, we investigated whether the technique could be an alternative for Plasmodium diagnosis among asymptomatic and pauciparasitemic subjects. In this report we compared three different methods (Chelex®-saponin, methanol and TRIS-EDTA) of DNA extraction from blood collected on filter paper from asymptomatic Plasmodium-infected individuals. Polymerase chain reaction assays for detection of Plasmodium species showed the best results when the Chelex®-saponin method was used. Even though the sensitivity of detection was approximately 66% and 31% for P. falciparum and P. vivax, respectively, this method did not show the effectiveness in DNA extraction required for molecular diagnosis of Plasmodium. The development of better methods for extracting DNA from blood collected on filter paper is important for the diagnosis of subpatent malarial infections in remote areas and would contribute to establishing the epidemiology of this form of infection.

EVALUATION OF FOUR DIFFERENT DNA EXTRACTION METHODS IN COAGULASE-NEGATIVE STAPHYLOCOCCI CLINICAL ISOLATES

Currently there are several methods to extract bacterial DNA based on different principles. However, the amount and the quality of the DNA obtained by each one of those methods is highly variable and microorganism dependent, as illustrated by coagulase-negative staphylococci (CoNS) which have a thick cell wall that is difficult to lyse. This study was designed to compare the quality and the amount of CoNS DNA, extracted by four different techniques: two in-house protocols and two commercial kits. DNA amount and quality determination was performed through spectrophotometry. The extracted DNA was also analyzed using agarose gel electrophoresis and by PCR. 267 isolates of CoNS were used in this study. The column method and thermal lyses showed better results with regard to DNA quality (mean ratio of A260/280 = 1.95) and average concentration of DNA (), respectively. All four methods tested provided appropriate DNA for PCR amplification, but with different yields. DNA quality is important since it allows the application of a large number of molecular biology techniques, and also it's storage for a longer period of time. In this sense the extraction method based on an extraction column presented the best results for CoNS.

Algorithms for information extraction and signal annotation on long-term biosignals using clustering techniques

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Análise Económica da Produção de Óleo a Partir de Microalgas

Os biocombustíveis apresentam um interessante potencial de redução da dependência energética relativamente aos combustíveis fósseis. A produção de microalgas apresenta vários benefícios ambientais como sejam a utilização mais efetiva de terrenos, a captura de dióxido de carbono, a purificação de águas quando associada a um processo de tratamento de águas residuais e não provoca a disputa entre a produção de matéria-prima para alimentação e combustíveis. A cultura de microalgas para a produção de biodiesel tem recebido uma grande atenção nos últimos anos devido ao seu potencial. Neste trabalho pretende-se criar as etapas de processamento das microalgas em biodiesel onde são implementadas medidas de eficiência energética e aproveitamento de fontes poluidoras como o CO2. Para isso, formulou-se um modelo no programa Aspen Plus para simulação do processo desde a produção, colheita até à extração de óleo das microalgas e posterior avaliação económica do mesmo. Concluiu-se que para o projeto fosse pago no tempo de vida útil seria preciso vender o óleo a 13 $/kg. Aos preços atuais do óleo o projeto não é economicamente viável.

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.

User Profiling and Knowledge Extraction For Tourism

O sector do turismo é uma área francamente em crescimento em Portugal e que tem desenvolvido a sua divulgação e estratégia de marketing. Contudo, apenas se prende com indicadores de desempenho e de oferta instalada (número de quartos, hotéis, voos, estadias), deixando os indicadores estatísticos em segundo plano. De acordo com o “ Travel & tourism Competitiveness Report 2013”, do World Economic Forum, classifica Portugal em 72º lugar no que respeita à qualidade e cobertura da informação estatística, disponível para o sector do Turismo. Refira-se que Espanha ocupa o 3º lugar. Uma estratégia de mercado, sem base analítica, que sustente um quadro de orientações específico e objetivo, com relevante conhecimento dos mercados alvo, dificilmente é compreensível ou até mesmo materializável. A implementação de uma estrutura de Business Intelligence que permita a realização de um levantamento e tratamento de dados que possibilite relacionar e sustentar os resultados obtidos no sector do turismo revela-se fundamental e crucial, para que sejam criadas estratégias de mercado. Essas estratégias são realizadas a partir da informação dos turistas que nos visitam, e dos potenciais turistas, para que possam ser cativados no futuro. A análise das características e dos padrões comportamentais dos turistas permite definir perfis distintos e assim detetar as tendências de mercado, de forma a promover a oferta dos produtos e serviços mais adequados. O conhecimento obtido permite, por um lado criar e disponibilizar os produtos mais atrativos para oferecer aos turistas e por outro informá-los, de uma forma direcionada, da existência desses produtos. Assim, a associação de uma recomendação personalizada que, com base no conhecimento de perfis do turista proceda ao aconselhamento dos melhores produtos, revela-se como uma ferramenta essencial na captação e expansão de mercado.

QUANTITATIVE VS. CONVENTIONAL PCR FOR DETECTION OF HUMAN ADENOVIRUSES IN WATER AND SEDIMENT SAMPLES

SUMMARY Human Adenoviruses (HAdV) are notably resistant in the environment. These agents may serve as effective indicators of fecal contamination, and may act as causative agents of a number of different diseases in human beings. Conventional polymerase chain reaction (PCR) and, more recently, quantitative PCR (qPCR) are widely used for detection of viral agents in environmental matrices. In the present study PCR and SYBR(r)Green qPCR assays were compared for detection of HAdV in water (55) and sediments (20) samples of spring and artesian wells, ponds and streams, collected from dairy farms. By the quantitative methodology HAdV were detected in 87.3% of the water samples and 80% of the sediments, while by the conventional PCR 47.3% and 35% were detected in water samples and sediments, respectively.

WATER FROM DIFFERENT SOURCES USED FOR THE IRRIGATION OF VEGETABLES TO BE MARKETED: RESEARCH ON Cryptosporidium spp., Giardia spp., AND COLIFORMS IN PARANA, BRAZIL

SUMMARY The aim of this work was to compare, from a parasitological ( Cryptosporidiumspp. and Giardia duodenalis), bacteriological (total and thermotolerants coliforms) and physicochemical perspective, water sources used for drinking and irrigation of vegetables intended to be sold for human consumption. From January 2010 to May 2011, samples of different water sources from vegetable producing properties were collected; 100 liters for parasitological analysis, 200 mL for bacteriological analysis, and five liters for physicochemical analysis. Water samples were filtered under vacuum with a kit containing a cellulose acetate membrane filter, 1.2 µm (Millipore(r), Barueri, SP, Brazil). The material retained on the membrane was mechanically extracted and analyzed by direct immunofluorescence (Merifluor(r)kit). From 20 rural properties investigated, 10 had artesian wells (40 samples), 10 had common wells (40 samples), and one had a mine (four samples), the latter contaminated by Cryptosporidiumspp. In samples from artesian wells, 90 to 130 meters depth, 42.5% were positive for total coliforms and 5.0% were identified to have abnormal coloration. From the samples of common wells, 14 to 37 meters depth, 87.5% were contaminated with total coliforms, 82.5% were positive for thermotolerant coliforms, and 12.5% had color abnormalities. We did not detect the presence of Giardiaspp. or Cryptosporidiumspp. in artesian and common wells. The use of artesian or common wells is an important step in the control of the spreading of zoonoses, particularly Cryptosporidiumspp. and Giardiaspp., as well as artesian wells for coliform control in local production of vegetables to be marketed.

MOLLUSCICIDAL AND LARVICIDAL ACTIVITIES OF Atriplex inflata AERIAL PARTS AGAINST THE MOLLUSK Galba truncatula, INTERMEDIATE HOST OF Fasciola hepatica

Fasciolosis is a widespread parasitosis of farm live-stock in many developing countries. For this reason, it is necessary to search for new substances against parasitic diseases caused by flukes. Indeed, a wide variety of terrestrial plants have been subjected to chemical and pharmacological screening in order to discover their potential for human medicinal use. The molluscicidal and larvicidal activities of Atriplex inflata were tested on Galba truncatula and Fasciola hepatica larval stages infecting this snail in Tunisia. Phytochemical tests were conducted on extracts in order to establish a meaningful relationship with molluscicidal and larvicidal activities. The molluscicidal activity was evaluated by subjecting snails to sample aqueous solutions. Accordingly, hexane, ethyl acetate, methanol and methanol-water (8:2, v-v) were used as extraction solvents. As a result, hexane and ethyl acetate extracts showed potent activity, according to the World Health Organization, giving LC50 = 7.59 mg/L and 6.69 mg/L for hexane extracts of leaves and fruits, respectively. Ethyl acetate extracts gave LC50 = 5.90 mg/L and 7.32 mg/L for leaves and fruits, successively. Molluscicidal activities of powders were less potent on snails, but active according to the World Health Organization. Hexane and ethyl acetate extracts from leaves and fruits gave potent larvicidal activities with a delay rate exceeding 45.50% (45.50- 98.92%). Phytochemical tests showed that these activities may be attributed to the presence of triterpenoids and/or sterols.

ACUTE TOXOPLASMOSIS IN A BREASTFED INFANT WITH POSSIBLE TRANSMISSION BY WATER

Toxoplasma gondii transmission via breastfeeding has been discussed; however, no cases have been confirmed to date. This article describes a case of acute toxoplasmosis diagnosed in a mother and her six-month-old breastfed infant. The study accounts for the possibility of breast milk transmission and directs both clinicians and pediatricians to the hypothesis that both patients acquired toxoplasmosis via water ingestion.

MicroRNAs as modulators of water deficit responses in Medicago truncatula

Dissertação para a obtenção do grau de doutor em Biologia pelo Instituto de Tecnologia Química e Biológica. Universidade Nova de Lisboa

Use of leaves for drinking water

The use of leaves for drinking water is a widespread tool-use behavior among chimpanzees. Although this tool-use behavior is widely described as the use of leaf sponges, it can actually be found in three different forms: leaf sponges, leaf-folding, and leaf spoons. Among the chimpanzee community of Bossou, we can observe all three forms, albeit in different frequencies. Here I describe the longitudinal record of manufacture and use of leaf tools for drinking water, highlighting the learning process underlying the acquisition of the skill. The degree of laterality evident in both immature and mature performers is also presented here. The use of leaves for drinking water emerges at the age of 1.5 years old, but the manufacture of leaf tools only starts at 3.5 years of age. Infants and juveniles were observed to use drinking tools that had been discarded by other individuals after use. Concerning handedness in general, the chimpanzees are ambidextrous, with some individuals biased to one side.