Avaliação e Otimização do Consumo de Água no Processo e do Sistema de Tratamento de Efluentes

O elevado consumo de água associado à escassez deste recurso contribuiu para que alternativas de reutilização/reciclagem de água fossem estudadas que permitam diminuir o seu consumo e minimizar a dependência das indústrias. Monitorizar e avaliar os consumos de água, a nível industrial, é imprescindível para assegurar uma gestão sustentável dos recursos hídricos, sendo este o objetivo da presente dissertação. As alternativas encontradas na unidade industrial em estudo foram a substituição do equipamento sanitário e o aproveitamento do efluente tratado para operações de lavagem e/ou arrefecimento por contacto direto. A maioria do equipamento sanitário não é eficiente, tendo-se proposto a substituição desse sistema por um de menor consumo que permitirá uma poupança de 30 % no consumo de água, que corresponderá a 12 149,37 €/ano, sendo o retorno do investimento estimado em 3 meses. O efluente industrial na entrada da ETAR e nas diferentes etapas - tratamento primário de coagulação/floculação; tratamento secundário ou biológico em SBR; tratamento terciário de coagulação/floculação - foi caracterizado através da medição da temperatura, pH, oxigénio dissolvido e pela determinação da cor, turvação, sólidos suspensos totais (SST), azoto total, carência química de oxigénio (CQO), Carência Bioquímica de Oxigénio ao fim de 5 dias (CBO5) e razão CBO5/CQO. Esta caracterização permitiu avaliar o efluente industrial bruto que se caracteriza por um pH alcalino (8,3 ± 1,7); condutividade baixa (451 ± 200,2 μS/cm); elevada turvação (11 255 ± 8812,8 FTU); cor aparente (63 670 ± 42293,4 PtCo) e cor verdadeira (33 621 ± 19547,9 PtCo) elevadas; teores elevados de CQO (24 753 ± 11806,7 mg/L O2) SST (5 164 ± 3845,5 mg/L) e azoto total (718 mg/L) e um índice de biodegradabilidade baixo (razão CBO5/CQO de 1,4). Este estudo permitiu verificar que a eficiência global do tratamento do efluente foi 82 % na remoção da turvação, 83 % na remoção da cor aparente, 96 % na remoção da cor verdadeira, 85 % na remoção da CQO e 30 % na remoção dos SST. Quanto às eficiências de remoção associadas ao tratamento primário no que diz respeito à turvação, cor aparente, CQO e SST, apresentam valores inferiores aos referidos na literatura para o mesmo tipo de tratamento em efluentes similares. As eficiências de remoção obtidas no tratamento secundário são inferiores às do tratamento primário: turvação, cor aparente, CQO e SST, pelo que procurou-se otimizar a primeira etapa do processo de tratamento Neste estudo de otimização estudou-se a influência de cinco coagulantes – Sulfato de Alumínio, PAX XL – 10, PAX 18, cloreto de ferro e a conjugação de PAX 18 com sulfato de ferro - e seis floculantes – Superfloc A 150, Superfloc A 130, PA 1020, Ambifloc 560, Ambifloc C58 e Rifloc 54 - no tratamento físico-químico do efluente. O PAX 18 e o Ambifloc 560 UUJ foram os que apresentaram as mais elevadas eficiências de remoção (99,85 % na cor, 99,87 % na turvação, 90,12 % na CQO e 99,87 % nos SST). O custo associado a este tratamento é de 1,03 €/m3. Pela comparação com os critérios de qualidade no guia técnico ERSAR, apenas o parâmetro da CQO excede o valor, contudo o valor obtido permite diminuir os custos associados a um tratamento posterior para remoção da CQO remanescente no efluente residual tratado.

Análise do ciclo de vida da produção do butanol

Este trabalho teve como objetivo avaliar e comparar os impactes ambientais da produção do butanol considerando três processos produtivos: um que usa fontes fósseis e dois que usam fontes renováveis, nomeadamente palha de trigo e milho. Para o primeiro caso considerouse o processo oxo e os restantes usaram o processo de produção ABE (acetona, butanol e etanol). Na primeira etapa estudaram-se e descreveram-se os diferentes processos referidos. A análise do ciclo de vida foi depois aplicada efetuando as quatro fases nomeadamente definição do âmbito e objetivo, inventário, avaliação de impactes e interpretação dos resultados obtidos. O inventário foi efetuado tendo em conta a bibliografia existente sobre estes processos e com o auxílio da base de dados Ecoinvent Versão3 Database™. Na avaliação de impactes utilizou-se o método Impact 2002 + (Endpoint). Concluiu-se que a produção do butanol pelo processo ABE utilizando o milho é a que apresenta maior impacte ambiental e a que produção do butanol pelo processo ABE usando a palha de trigo é a que apresenta um menor impacte ambiental, quando o processo de alocação foi efetuado tendo em conta as massas de todos os produtos produzidos em cada processo. Foi efetuada uma análise de sensibilidade para a produção de butanol usando palha de trigo e milho relativa aos dados de menor qualidade. No processo da palha de trigo fez-se variar a quantidade de material enviado para a digestão anaeróbia e a quantidade de efluente produzida. No processo relativo ao milho apenas se fez variar a quantidade de efluente produzida. As variações tiveram um efeito pouco significativo (<1,3%) no impacte global. Por fim, efetuou-se o cálculo dos impactes considerando uma alocação económica que foi executada tendo em conta os preços de venda para o ano 2013 na Europa, para os produtos produzidos pelos diferentes processos. Considerando o valor económico verificou-se um aumento do peso relativo ao butanol, o que fez aumentar significativamente o impacte ambiental. Isto deve-se em grande parte ao baixo valor económico dos gases formados nos processos de fermentação. Se na alocação por massa for retirada a massa destes gases os resultados obtidos são similares nos dois tipos de alocação.

Systems biology approaches for the design of novel Saccharomyces cerevisiae winemaking strains for enhanced flavour compounds synthesis

Tese de Doutoramento em Biologia Ambiental e Molecular

Assessing the assignation of public subsidies: Do the experts choose the most efficient R&D projects?

The implementation of public programs to support business R&D projects requires the establishment of a selection process. This selection process faces various difficulties, which include the measurement of the impact of the R&D projects as well as selection process optimization among projects with multiple, and sometimes incomparable, performance indicators. To this end, public agencies generally use the peer review method, which, while presenting some advantages, also demonstrates significant drawbacks. Private firms, on the other hand, tend toward more quantitative methods, such as Data Envelopment Analysis (DEA), in their pursuit of R&D investment optimization. In this paper, the performance of a public agency peer review method of project selection is compared with an alternative DEA method.

Fault diagnosis by refining the parameter uncertainty space of nonlinear dynamic systems

This paper deals with fault detection and isolation problems for nonlinear dynamic systems. Both problems are stated as constraint satisfaction problems (CSP) and solved using consistency techniques. The main contribution is the isolation method based on consistency techniques and uncertainty space refining of interval parameters. The major advantage of this method is that the isolation speed is fast even taking into account uncertainty in parameters, measurements, and model errors. Interval calculations bring independence from the assumption of monotony considered by several approaches for fault isolation which are based on observers. An application to a well known alcoholic fermentation process model is presented

Assessing the assignation of public subsidies: Do the experts choose the most efficient R and D projects?

[spa] La implementación de un programa de subvenciones públicas a proyectos empresariales de I+D comporta establecer un sistema de selección de proyectos. Esta selección se enfrenta a problemas relevantes, como son la medición del posible rendimiento de los proyectos de I+D y la optimización del proceso de selección entre proyectos con múltiples y a veces incomparables medidas de resultados. Las agencias públicas utilizan mayoritariamente el método peer review que, aunque presenta ventajas, no está exento de críticas. En cambio, las empresas privadas con el objetivo de optimizar su inversión en I+D utilizan métodos más cuantitativos, como el Data Envelopment Análisis (DEA). En este trabajo se compara la actuación de los evaluadores de una agencia pública (peer review) con una metodología alternativa de selección de proyectos como es el DEA.

Assessing the assignation of public subsidies: Do the experts choose the most efficient R and D projects?

[spa] La implementación de un programa de subvenciones públicas a proyectos empresariales de I+D comporta establecer un sistema de selección de proyectos. Esta selección se enfrenta a problemas relevantes, como son la medición del posible rendimiento de los proyectos de I+D y la optimización del proceso de selección entre proyectos con múltiples y a veces incomparables medidas de resultados. Las agencias públicas utilizan mayoritariamente el método peer review que, aunque presenta ventajas, no está exento de críticas. En cambio, las empresas privadas con el objetivo de optimizar su inversión en I+D utilizan métodos más cuantitativos, como el Data Envelopment Análisis (DEA). En este trabajo se compara la actuación de los evaluadores de una agencia pública (peer review) con una metodología alternativa de selección de proyectos como es el DEA.

Assessing the assignation of public subsidies: Do the experts choose the most efficient R and D projects?

[spa] La implementación de un programa de subvenciones públicas a proyectos empresariales de I+D comporta establecer un sistema de selección de proyectos. Esta selección se enfrenta a problemas relevantes, como son la medición del posible rendimiento de los proyectos de I+D y la optimización del proceso de selección entre proyectos con múltiples y a veces incomparables medidas de resultados. Las agencias públicas utilizan mayoritariamente el método peer review que, aunque presenta ventajas, no está exento de críticas. En cambio, las empresas privadas con el objetivo de optimizar su inversión en I+D utilizan métodos más cuantitativos, como el Data Envelopment Análisis (DEA). En este trabajo se compara la actuación de los evaluadores de una agencia pública (peer review) con una metodología alternativa de selección de proyectos como es el DEA.

Aminogenesis control in fermented sausages manufactured with pressurized meat batter and starter culture

The application of high hydrostatic pressure (200 MPa) to meat batter just before sausage fermentation and the inoculation of starter culture were studied to improve the safety and quality of traditional Spanish fermented sausages (fuet and chorizo). Higher amounts of biogenic amines were formed in chorizo than in fuet. Without interfering with the ripening performance in terms of acidification, drying and proteolysis, hydrostatic pressure prevented enterobacteria growth but did not affect Gram-positive bacteria significantly. Subsequently, a strong inhibition of diamine (putrescine and cadaverine) accumulation was observed, but that of tyramine was not affected. The inoculated decarboxylase-negative strains, selected from indigenous bacteria of traditional sausages, were resistant to the HHP treatment, being able to lead the fermentation process, prevent enterococci development and significantly reduce enterobacteria counts. In sausages manufactured with either non-pressurized or pressurized meat batter, starter culture was the most protective measure against the accumulation of tyramine and both diamines.

Spittlebug impacts on sugarcane quality and ethanol production

The objective of this work was to evaluate the impacts of spittlebug (Mahanarva fimbriolata) attack on sugarcane quality and ethanol production. Technological and microbiological parameters of juice and fermentation process were evaluated in ten fermentation cycles and two harvest seasons. Treatments consisted of different spittlebug stalk damage levels: control, with 100% of apparently healthy stalks; medium, with 15% of damaged or dry stalks (DDS); high, with 30% of DDS; and very high, with 60% of DDS. Spittlebug attack caused significant losses in cane quality, reducing total soluble solids, sucrose content, total reducing sugars, and pH, and increasing total phenolic compounds, and total and volatile juice acidity. The fermentation process was also significantly affected, resulting in lower ethanol content in wine. There was an increase in acetaldehyde concentration in the distillate. The spittlebug attack caused negative impacts on sugarcane quality and fermentation process, and these impacts are stronger in late season harvests.

Voimalaitoksen tasemallinnus kunnonvalvonnassa

Diplomityössä mallinnettiin Vattenfallin Myllykosken vastapainevoimalaitos staattisella voimalaitossimulaattoriohjelmalla. Mallinnuksessa käytettiin PROSIM simulaattorioh-jelmaa, jolla on mahdollista suorittaa taselaskentaa sekä online että offline tilassa. Laaditun mallin avulla suoritettiin voimalaitoksen offline simulointia erilaisissa ajotilanteissa. Simulointitulosten avulla suoritettiin voimalaitoksen kokonaishyötysuhteen ja höyryn tuotantokustannusten tarkastelua. Tarkastelun avulla pyrittiin saavuttamaan voimalaitoksen taloudellisin ajotapa kaikissa tarkastelutilanteissa. Lisäksi työssä määritettiin laadittuun voimalaitosmalliin perustuvan kunnonvalvontajärjestelmän laajuus. Järjestelmä hyödyntää PROSIM:n online simulointia sekä automaatiojärjestelmän reaaliaikaisia prosessimittauksia. Kunnonvalvontajärjestelmän (CMS Condition Monitoring System) avulla voidaan suorittaa prosessin optimointia reaaliajassa. Lisäksi järjestelmän avulla voidaan suorittaa voimalaitostaseen raportointia ja seurata voimalaitoskomponenttien toiminnan heikkenemistä. Kunnonvalvontajärjestelmän laajuuden määrittämiseksi rajattiin järjestelmään syötettävät kustannustekijät, kunnonseurantaan asetettavat komponentit ja taselaskennassa käytettävät mittaukset.

Cromatografia em leito móvel simulado na produção de substâncias enantiomericamente puras ou enriquecidas em larga escala

There is great interest nowadays in the use of preparative liquid chromatography as an effective tool for the production of enantiomerically pure, or enriched, compounds for the pharmaceutical industry. To make the chromatographic process economically attractive, attention is now focused on the choice of the chromatographic operating mode to minimize eluent consumption and to maximize productivity. Among the alternatives to the traditional batch chromatography, attention is now shifting towards simulated moving bed (SMB) technologies and a review covering the latest developments in this area seems timely. Several aspects of this important analytical technique are presented and details concerning the SMB technology for process optimization are outlined.

Mecanismo e aplicações da reação de fenton assistida por compostos fenólicos redutores de ferro

The mechanism and applications of the Fenton reaction assisted by iron-reducing phenolic compounds (IRPC) is reviewed. The presence of IRPC leads to the formation of a larger number of free radicals. The relationship between the redox potential and the IRPC structure is discussed. The effect of humic substances in the degradation of xenobiotics is also included, since these substances are able to reduce metallic ions. The natural occurrence of Fe3+/H2O2/IRPC in wood biodegradation processes, as well as their application is also discussed. The review concludes with the advantages of the Fe3+/H2O2/IRPC systems and some considerations for further process optimization and their applications at industrial levels.

Avaliação cinética da produção de biossurfactantes bacterianos

Biosurfactants present advantages in relation to the synthetic surfactants, as the biodegradability and low toxicity, and can be applied in the food industry, in pharmaceutical products, cosmetics and in the petroleum recovery. This paper aimed at selecting bacteria for biosurfactant production, evaluating the surface tension and the emulsifying activity and studying the fermentation process kinetics. The pure culture of Corynebacterium aquaticum showed capacity to promote emulsions formation and presented the smallest surface tension (28.8 mN m-1), and, in general, larger kinetic parameters, being selected as biosurfactant producer.

Membrane emulsification in preparation of single site catalyst

In the theory part the membrane emulsification was studied. Emulsions are used in many industrial areas. Traditionally emulsions are prepared by using high shear in rotor-stator systems or in high pressure homogenizer systems. In membrane emulsification two immiscible liquids are mixed by pressuring one liquid through the membrane into the other liquid. With this technique energy could be saved, more homogeneous droplets could be formed and the amount of surfactant could be decreased. Ziegler-Natta and single-site catalysts are used in olefin polymerization processes. Nowadays, these catalysts are prepared according to traditional mixing emulsification. More homogeneous catalyst particles that have narrower particle size distribution might be prepared with membrane emulsification. The aim of the experimental part was to examine the possibility to prepare single site polypropylene catalyst using membrane emulsification technique. Different membrane materials and solidification techniques of the emulsion were examined. Also the toluene-PFC phase diagram was successfully measured during this thesis work. This phase diagram was used for process optimization. The polytetrafluoroethylene membranes had the largest contact angles with toluene and also the biggest difference between the contact angles measured with PFC and toluene. Despite of the contact angle measurement results no significant difference was noticed between particles prepared using PTFE membrane or metal sinter. The particle size distributions of catalyst prepared in these tests were quite wide. This would probably be fixed by using a membrane with a more homogeneous pore size distribution. It is also possible that the solidification rate has an effect on the particle sizes and particle morphology. When polymeric membranes are compared PTFE is probably still the best material for the process as it had the best chemical durability.