Características de cinzas e sua aplicação no tratamento de gases durante a gasificação de biomassa

Na procura de melhores combustíveis para a produção de energia térmica e energia elétrica, a biomassa apresenta-se como uma das fontes de energia renováveis menos prejudiciais ao meio ambiente, esta é considerada como um recurso neutro do ponto de vista de emissões de dióxido de carbono. Atualmente, a tecnologia predominante no domínio da conversão energética de biomassa por via termoquímica é a combustão. Contudo, verifica-se a procura de combustíveis de melhor qualidade produzidos a partir de biomassa, como por exemplo na forma gasosa (gás de combustível). A produção deste tipo de combustíveis gasosos envolvendo processos de gasificação carece do desenvolvimento de tecnologia que permita obter um gás combustível com características adequadas às utilizações pretendidas. Os problemas mais relevantes relacionados com a conversão termoquímica da biomassa incluem a produção de cinzas e de alcatrões, estes podem levar a vários problemas operatórios. O presente trabalho teve dois objetivos, a caracterização das cinzas resultantes do processo de combustão de biomassa e o estudo do efeito da aplicação das cinzas para melhorar as propriedades do gás produzido durante o processo de gasificação de biomassa, principalmente na redução de compostos condensáveis (alcatrões). As cinzas volantes da combustão de biomassa analisadas apresentam na sua constituição elementos químicos característicos da biomassa, onde o cálcio apresenta-se em concentrações mais elevadas. Em menores concentrações encontram-se sódio, magnésio, fósforo, enxofre, cloro, potássio, manganês e ferro. As cinzas de fundo, pelo contributo que a areia do leito tem, são caracterizadas por conterem grandes concentrações de silício. Durante os processos de gasificação de biomassa a concentração de compostos condensáveis diminuiu com o aumento da razão de equivalência. As cinzas, colocadas no reator de leito fixo, apresentam um efeito positivo sobre a qualidade do gás, nomeadamente um aumento de 47,8% no teor de H2 e de 11% de CO, consequentemente obteve-se um gás combustível com PCI (poder calorífico inferior) mais elevado.

O efeito da adubação foliar na variedade de batata (Solanum tuberosum) de indústria “LADY ROSETTA”

A batata está sujeita a stresses bióticos (doenças, pragas, infestantes) e abióticos (condições climáticas, secura, excesso de água, ou fitotoxicidade provocada por herbicidas, entre outros). Os adubos foliares contendo nutrientes (macro e micronutrientes) poderão contribuir para uma melhor nutrição da planta, para além de exercer uma ação benéfica ao nível do potencial hídrico da folha e sua proteção contra os diversos inimigos bióticos. Instalou-se um ensaio em Marinhais na variedade de batata de indústria Lady Rosetta, para avaliar o efeito da adubação foliar de uma gama de adubos foliares “Humigel”, contendo, entre outros nutrientes, o enxofre e o potássio, numa situação de fitotoxidade causada pela aplicação de um herbicida. O ensaio foi instalado com um dispositivo experimental de parcelas totalmente aleatórias, com 4 repetições. Os tratamentos foram a aplicação de “Humigel” e sem aplicação (testemunha). A produção comercial nas parcelas com “Humigel” foi significativamente mais elevada (48 192 kg/ha) do que nas parcelas testemunha (43 458 kg/ha). Não se registaram diferenças significativas ao nível do número de tubérculos (comercial e total) por planta, nem ao nível dos parâmetros de qualidade (peso específico e teste de fritura).

Obtenção de alumina a partir de latas de alumínio utilizando diferentes digestões e 8-hidroxiquinolina como agente quelante

Aluminum cans has wide uses and Brazil is among one of the world's largest country at recycling, to provide an option that adds value to raw materials, this paper uses aluminum cans as aluminum source for the production of alumina. Evaluating the use of acid digestions (hydrochloric acid, sulfuric acid and aqua regia) and basic (potassium hydroxide) to solubilize the aluminum after which will be complexed with 8-hydroxyquinoline at different pH's. By calcination, the complex produces an oxide with metal components with varying proportions depending on the digestion process. The thermal behavior of the complex varies with the morphology and metals present, occurring different events due to these characteristics.

Avaliação do potencial da macrófita Pistia stratiotes na exposição de íon cromo (VI): biossorção e tolerância

The environmental pollution caused by industries has increased the concentration of pollutants in the environment, especially in water. Among the most diverse contaminants, there is the metals, who may or may not to be heavy/toxic, causing effluent of difficult treatment when in low concentrations. The search for alternative measures of wastewater effluent treatment has led to studies using phytoremediation technique through the various matrices (plant, fungi, bacteria) as means of polishing treatment to remove contaminants by means of biosorption/bioaccumulation. In order to use the phytoremediation technique for removing metals of the environmental, it have been performed bioassay with the macrophyte Pistia stratiotes. The bioassays were realized with healthy plants of P. stratiotes acclimatized in a greenhouse, at room temperature and lighting conditions during 28 days of cultivate. The cultivations were performed in glass vessels containing 1 L of the hydroponic solution with chromium (VI) in the potassium dichromate form with concentration range 0.10 to 4.90 mg L-1. The experiments were performed by Outlining Central Composite Rotational (OCCR), where the kinetics of bioaccumulation and chlorophyll a fluorescence were monitored in plants of P. stratiotes during cultivation. The collections of the samples and cultive solution were performed according to the OCCR. The chromium levels were measured in samples of P. stratiotes and the remaining solutions by the methodology of atomic absorption spectrometry by flame. The tolerance of P. stratiotes in relation to exposure to chromium (VI) was analyzed by parameters of physiological activity by means of chlorophyll a fluorescence, using the portable fluorometer PAM (Pulse Amplitude Modulation). The development of P. stratiots and their biomass were related to the time factor, while bioaccumulation capacities were strongly influenced by factors of time and chromium concentration (VI). The chlorophyll fluorescence parameters were affected by chromium and the exposure time at the bioassays. It was obtained an higher metal removal from the root in relation to the sheet, reaching a high rate of metal removal in solution. The experimental data removal kinetics were represented by kinetic models Irreversibly Langmuir, Reversible Langmuir, Pseudo-first Order and Pseudo-second Order, and the best fit for the culture solution was the Reversible Langmuir model with R² 0.993 and for the plant the best model was Pseudo-second order with R² 0.760.

Características químicas do solo e desempenho de culturas após quatro anos de aplicações de cama de aviário em diferentes épocas e níveis

Due to the high supply and its attractive cost, the poultry litter has been used in the southwestern region of Parana to the improvement of soil fertility seeking greater production of grains and pastures. However, the use without technical knowledge can minimize the benefits of poultry litter or even cause undesirable effects on soil, environmental pollution and also productivity losses in the used crops. The objective of this study was to evaluate the influence of different times of poultry litter application, predating the winter crop, associated with increasing levels, about soil chemical properties, release of nutrients and crop performances in four consecutive years (2011-2014). In the first three years the experimental design was randomized blocks with a split plot system and four replications. In the main plots were tested four poultry litter application times preceding the wheat production: 0, 15, 30 and 45 days before sowing (DAS); in the subplots were applied four poultry litter levels (wet basis): 0, 4, 8 and 12 Mg ha-1. Last year one more subdivision of plots was done, evaluating the use or not of nitrogen in coverage in wheat, at a dose of 100 kg N ha-1. The wheat cultivar used in the four years was the BRS 220. In three years it was evaluated the residual effect on soybean production (cultivar - BMX Turbo RR) and in one year on the beans. The chemical soil attributes were evaluated at four depths 0-2,5cm, 2,5-5cm, 5-10cm and 10-20cm, and also the rate of decomposition and nutrient release of poultry litter and the crop productivity. The different times of application concerning the poultry litter had little influence on the studied variables, demonstrating that the producer does not need to have a specific date (before planting) to the application of poultry litter. Potassium was fully released 60 days after the allocation of litter bags into the field; for nitrogen and phosphorus the release was slower. The use of increasing levels of poultry litter increased the levels of various soil elements, highlighting the potassium which reached 20 cm deep in the second year of evaluation. The increase in pH and in the base saturation occurred only in the upper layers, while the phosphorus reached 10 cm deep in the third year of the study. It was observed increased pH and base saturation. The use of increasing doses of poultry litter contributed to the wheat plant nutrition, significantly increasing the weight of a thousand grains, and the grain yield of wheat in all the evaluated years; the nitrogen fertilization in coverage also had significant effect for the fourth evaluated year. Also there was a significant response from the residual effect of poultry litter for crops planted in summer for both soybeans and beans.

Balanço de nutrientes em explorações agrícolas da Ilha Terceira

Dissertação de Mestrado, Engenharia Agronómica, 20 de Julho de 2016, Universidade dos Açores.

CRESCIMENTO INICIAL DE ACÁCIA-NEGRA COM VERMICOMPOSTOS DE DIFERENTES RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS

A utilização de vermicompostos de diferentes resíduos agroindustriais na produção de mudas de acácianegra pode ser uma alternativa de reutilização de resíduos e aumentar a produção de mudas. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar o crescimento e a concentração de nutrientes em mudas de acácianegra, cultivadas em substratos com diferentes vermicompostos de resíduos orgânicos agroindustriais. Instalou-se em casa de vegetação 11 diferentes tratamentos: T1) vermicomposto de esterco bovino (EB); T2) vermicomposto de esterco ovino (EO); T3) vermicomposto de lodo de parbolização de arroz (LP); T4) tratamento controle (sem adubação); T5) tratamento controle com adução mineral (NPK); T6) mistura de EB e LP; T7) mistura de EO e LP; T8) mistura de EB e vermicomposto de resíduos de alimentos (RA); T9) mistura de EO e RA; T10) mistura de EB e vermicomposto de resíduos de frutas (RF); T11) mistura de EO e RF. Após 180 dias de cultivo em recipiente com capacidade de cinco litros, foram analisadas a massa seca e a concentração de nutrientes na parte aérea da acácia-negra, e a concentração de nutrientes no solo, após o cultivo. A adição do esterco bovino, bem como a mistura de esterco bovino e resíduos alimentícios favoreceram o incremento de matéria seca das plantas de acácia-negra. Os resultados mostraram que as concentrações de nutrientes nas plantas, com exceção de Fe e Mn, variaram com adição de vermicompostos no solo. Os tratamentos T3 e T6 elevaram as concentrações em P, N, Zn de Cu nas folhas de acácia-negra. Além disso, a adição dos vermicompostos ao solo aumentou a disponibilidade de nutrientes para as plantas, mesmo após o cultivo, especialmente com relação ao fósforo, potássio e magnésio, sendo uma alternativa viável e eficaz na produção de mudas, podendo substituir a utilização de adubação mineral.

Especiação química de arsênio inorgânico no estuário da Lagoa dos Patos-RS

A poluição das águas por metais, principalmente os metais pesados, vem chamando a atenção no mundo, pois estes poluentes aquáticos representam um risco em potencial, devido ao seu caráter acumulativo. Entre os metais, o arsênio recebe destaque pelo seu potencial tóxico. O arsênio inorgânico ocorre na natureza em quatro estados de oxidação: As5+, As3+, As0 e As3- . O estado de oxidação do arsênio tem um papel importante no seu comportamento e toxicidade nos sistemas aquáticos. Pelo fato do arsênio ser extremamente perigoso e nocivo para o meio ambiente, novos métodos analíticos de especiação química no meio ambiente têm sido publicados. Neste estudo foi otimizado e validado um método para realizar a especiação química de arsênio inorgânico presente em amostras de água coletadas nos meses de julho e outubro de 2010 no estuário da Lagoa dos Patos (RS, Brasil), como parte das atividades do Programa de Monitoramento Ambiental do Porto do Rio Grande-RS. Foi usada a técnica de espectrometria de absorção atômica com geração de hidretos e injeção em fluxo (FI-HG AAS), podendo ser quantificadas espécies de As3+ e As5+ nas amostras de água estuarina. A concentração do arsênio trivalente inorgânico foi determinada, após adição de solução tampão citrato de sódio (0,4 mol L-1 ; pH = 6,0). A concentração de arsênio inorgânico total foi determinada, após uma etapa de pré-redução da espécie pentavalente para a forma trivalente usando uma mistura de iodeto de potássio, ácido ascórbico em meio ácido clorídrico concentrado. A concentração de arsênio pentavalente foi calculada pela diferença das concentrações de arsênio inorgânico total e trivalente. A interpretação dos resultados gerados pelo método proposto usado ao analisar amostras de águas coletadas no estuário da Lagoa dos Patos foi feita pela análise dos componentes principais. Os dados tratados estatisticamente revelaram uma interação significativa neste estudo entre o arsênio, o material em suspensão (MS) e o NH4 + na superfície da coluna d’água no período da primavera.

Extraction and purification of immunoglobulin G with aqueous biphasic systems

The immune system is able to produce antibodies, which have the capacity to recognize and to bind to foreign molecules or pathogenic organisms. Currently, there are a diversity of diseases that can be treated with antibodies, like immunoglobulins G (IgG). Thereby, the development of cost-efficient processes for their extraction and purification is an area of main interest in biotechnology. Aqueous biphasic systems (ABS) have been investigated for this purpose, once they allow the reduction of costs and the number of steps involved in the process, when compared with conventional methods. Nevertheless, typical ABS have not showed to be selective, resulting in low purification factors and yields. In this context, the addition of ionic liquids (ILs) as adjuvants can be a viable and potential alternative to tailor the selectivity of these systems. In this work, ABS composed of polyethylene glycol (PEG) of different molecular weight, and a biodegradable salt (potassium citrate) using ILs as adjuvants (5 wt%), were studied for the extraction and purification of IgG from a rabbit source. Initially, it was tested the extraction time, the effect on the molecular weight of PEG in a buffer solution of K3C6H5O7/C6H8O7 at pH≈7, and the effect of pH (59) on the yield (YIgG) and extraction efficiency (EEIgG%) of IgG. The best results regarding EEIgG% were achieved with a centrifugation step at 1000 rpm, during 10 min, in order to promote the separation of phases followed by 120 min of equilibrium. This procedure was then applied to the remaining experiments. The results obtained in the study of PEGs with different molecular weights, revealed a high affinity of IgG for the PEG-rich phase, and particularly for PEGs of lower molecular weight (EEIgG% of 96 % with PEG 400). On the other hand, the variation of pH in the buffer solution did not show a significant effect on the EEIgG%. Finally, it was evaluated the influence of the addition of different ILs (5% wt) on the IgG extraction in ABS composed of PEG 400 at pH≈7. In these studies, it was possible to obtain EEIgG% of 100% with the ILs composed of the anions [TOS]-, [CH3CO2]-and Cl-, although the obtained YIgG% were lower than 40%. On the other hand, the ILs composed of the anions Br-, as well as of the cation [C10mim]+, although not leading to EEIgG% of 100%, provide an increase in the YIgG%. ABS composed of PEG, a biodegradable organic salt and ILs as adjuvants, revealed to be an alternative and promising method to purify IgG. However, additional studies are still required in order to reduce the loss of IgG.

Concentration of human pollution tracers with ionic liquids

The main objective of the present thesis consists on the development of an analytical preconcentration technology for the concomitant extraction and concentration of human pollution tracers from wastewater streams. Due to the outstanding tunable properties of ionic liquids (ILs), aqueous biphasic systems (ABS) composed of ILs can provide higher and more selective extraction efficiencies for a wide range of compounds, being thus a promising alternative to the volatile and hazardous organic solvents (VOCs) typically used. For that purpose, IL-based ABS were employed and adequately characterized as an one-step extraction and concentration technique. The applicability of IL-based ABS was verified by their potential to completely extract and concentrate two representative pharmaceutical pollution tracers, namely caffeine (CAF) and carbamazepine (CBZ), from wastewaters. The low concentration of these persistent pollutants (usually found in μg·dm-3 and ng·dm-3 levels, respectively) by conventional analytical equipment does not permit a proper detection and quantification without a previous concentration step. Preconcentration methods commonly applied are costly, timeconsuming, with irregular recoveries and make use of VOCs. In this work, the ABS composed of the IL tetrabutylammonium chloride ([N4444]Cl) and the salt potassium citrate (K3[C6H5O7]) was investigated while demonstrating to be able to completely extract and concentrate CAF and CBZ, in a single-step, overcoming thus the detection limit of the applied analytical equipment. Finally, the hydrotropic effect responsible for the ability of IL-based ABS to extract and concentrate a wide variety of compounds was also investigated. It was shown that the IL rules the hydrotropic mechanism in the solubility of CAF in aqueous solutions, with an increase in solubility up to 4-fold. Moreover, the proper selection of the IL enables the design of the system that leads to a more enhanced solubility of a given solute in the IL-rich phase, while allowing a better extraction and concentration. IL-based ABS are a promising and more versatile technique, and are straightforwardly envisaged as selective extraction and concentration routes of target micropollutants from wastewater matrices.

Caracterização cromatográfica de moléculas bioativas em frutos silvestres de Fragaria vesca L.

Fragaria vesca L., morango silvestre, pertence à família das Rosaceae e é comumente encontrada nas bermas e taludes [1]. Os seus frutos pequenos e de sabor doce podem ser consumidos em fresco como uma fonte de vitamina C, ou em infusões muito utilizadas no tratamento de vários transtornos intestinais [2]. No presente trabalho, os frutos de F. vesca silvestre foram caracterizados em termos de valor nutricional (hidratos de carbono, proteínas, gordura, cinzas e valor energético), teor em fibra alimentar e perfil em ácidos gordos. Para além disso, os frutos e respetivas infusões foram também caracterizados pelo seu conteúdo em açúcares solúveis, ácidos orgânicos, folatos e tocoferóis por técnicas de HPLC acoplada a detectores de índice de refração, fotodíodos e fluorescência, respetivamente, e também pela sua composição mineral avaliada por espectroscopia de absorção atómica. Os hidratos de carbono foram os macronutrientes maioritários nos frutos, seguidos pela gordura total, cinzas e proteínas. Também demonstraram teores elevados em fibra alimentar, maioritariamente fibra solúvel. Os ácidos linolénico (C18:3n3) e γ-linolénico (C18:3n6) foram os ácidos gordos maioritários, havendo uma prevalência de ácidos gordos polinsaturados. Os frutos e as respetivas infusões apresentaram sacarose, seguida da frutose, como sendo os açúcares maioritários. O ácido cítrico foi o ácido orgânico mais abundante em ambas as amostras, enquanto os ácidos oxálico e ascórbico foram detetados nas infusões em concentrações vestigiais. Em termos de microelementos, o manganês foi o mais abundante em ambas as amostras; o potássio e o cálcio foram os macroelementos maioritários encontrados nos frutos e nas suas infusões, respetivamente. Em termos de vitaminas, ambas as amostras apresentaram folatos (vitamina B9) e tocoferóis (vitamina E), sendo o γ-tocoferol a isoforma mais abundante, seguido de α-tocoferol. É de referir que nas infusões foi somente encontrada a isoforma de α-tocoferol. Apesar dos frutos de F. vesca silvestre serem normalmente consumidos em fresco, este estudo prova a potencialidade das suas infusões como uma fonte de moléculas bioativas.

A Física aplicada à qualidade alimentar: identificação de metais por “pixe” em castanhas

A concentração na castanha de minerais como o cálcio, potássio, o magnésio e outros tem sido estudada tradicionalmente por absorção atómica ou por espectrofotometria de UV-VIS [1-2]. Neste trabalho foi estudada a composição elementar de duas variedades (Longal e Judia) de castanha europeia (Castanea sativa Mill.) com a técnica PIXE (Proton Induced X-ray Emission). Os resultados preliminares mostram que a composição difere de acordo com a variedade, nos elementos maioritários e nos minoritários. Este estudo é parte de um projecto mais amplo, que visa avaliar o efeito do processamento pós-colheita de alimentos com feixe de electrões e raios-X.

Nova formulação de iogurtes com extratos aquosos de funcho e camomila na substituição de aditivos químicos

Existe por parte dos consumidores uma tendência crescente na escolha de alimentos designados por mais saudáveis em que a presença em aditivos sintéticos é reduzida ou até mesmo ausente. Para melhorar a aparência e/ou propriedades dos alimentos a indústria recorre ao uso de aditivos sintéticos [1], no entanto, alguns autores têm apresentado alguma relação entre o consumo excessivo de alguns desses aditivos com efeitos adversos para a saúde do consumidor [2]. Para contornar esta problemática e ir ao encontro das expectativas dos consumidores, têm sido considerados os extratos naturais obtidos a partir de plantas como excelentes ingredientes naturais para a indústria alimentar como alternativas aos aditivos sintéticos [3]. Este trabalho teve como objetivo comparar os efeitos de antioxidantes naturais (extratos aquosos de Foeniculum vulgare Mill., funcho, e Matricaria recutita L., camomila, obtidos por decocção) com um aditivo sintético (sorbato de potássio, E202) utilizado em iogurtes. Neste trabalho, as amostras de Foeniculum vulgare Mill. (funcho) e Matricaria recutita L. (camomila) foram submetidas a uma extração por decocção. A sua caracterização química foi feita por HPLC-DAD-ESI/MS. As propriedades antioxidantes foram avaliadas através de diferentes ensaios in vitro (efeito captador de radicais livres, poder redutor e inibição da peroxidação lipídica), tal como as propriedades antimicrobianas (contra bactérias e fungos). A incorporação dos extratos foi feita em iogurtes e desta forma, foram preparados quatro grupos de amostras: iogurtes controlo (sem adição de qualquer aditivo), iogurtes com decocção de funcho, iogurtes com decocção de camomila e iogurtes com E202. As amostras foram avaliadas quanto à cor, pH e ao seu valor nutricional e potencial antioxidante. O estudo foi feito no tempo zero e após sete e catorze dias de armazenamento a 4ºC. Tal como podemos observar na Figura 1, a incorporação dos aditivos quer naturais quer sintéticos, não provocou alteração no aspeto visual quando comparado com a amostra controlo sem aditivos (A). Os resultados demonstram ainda que a introdução dos aditivos não provocou alterações significativas no pH e no valor nutricional dos iogurtes quando comparados com o controlo (Tabela 1). No entanto, esta incorporação conferiu propriedades antioxidantes aos iogurtes principalmente, pela adição do extrato de camomila (Figura 2). Estes resultados permitem-nos concluir que os extratos aquosos de funcho e camomila ricos em compostos fenólicos [4,5] podem representar uma alternativa aos conservantes sintéticos melhorando desta forma as propriedades funcionais dos iogurtes sem, no entanto, provocar alterações no perfil nutricional dos mesmos.

Desenvolvimento de uma célula a combustível de glicerol direto em meio alcalino

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015.

Desenvolvimento de uma célula a combustível de glicerol direto em meio alcalino

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015.