Utilização de co-solventes na produção de biodiesel a partir de óleo residual e etanol por catálise enzimática

A constante e sistemática subida de preço dos combustíveis fósseis e as contínuas preocupações com o meio ambiente determinaram a procura de soluções ambientalmente sustentáveis. O biodiesel surge, então, como uma alternativa para essa problemática, bem como uma solução para resíduos líquidos e gordurosos produzidos pelo ser humano. A produção de biodiesel tem sido alvo de extensa atenção nos últimos anos, pois trata-se de um combustível biodegradável e não poluente. A produção de biodiesel pelo processo de transesterificação usando álcoois de cadeia curta e catalisadores químicos, nomeadamente alcalinos, tem sido aceite industrialmente devido à sua elevada conversão. Recentemente, a transesterificação enzimática tem ganho adeptos. No entanto, o custo da enzima permanece uma barreira para a sua aplicação em grande escala. O presente trabalho visa a produção de biodiesel por transesterificação enzimática a partir de óleo residual de origem vegetal. O álcool usado foi o etanol, em substituição do metanol usado convencionalmente na catálise homogénea, pois a atividade da enzima é inibida pela presença deste último. As maiores dificuldades apresentadas na etanólise residem na separação das fases (Glicerol e Biodiesel) após a reação bem como na menor velocidade de reação. Para ajudar a colmatar esta desvantagem foi estudada a influência de dois cosolventes: o hexano e o hexanol, na proporção de 20% (v/v). Após a escolha do co-solvente que permite obter melhor rendimento (o hexano), foi elaborado um planeamento fatorial no qual se estudou a influência de três variáveis na produção de biodiesel por catálise enzimática com etanol e co-solventes: a razão molar óleo/álcool (1:8, 1:6 e 1:4), a quantidade de co-solvente adicionado (30, 20 e 10%, v/v) e o tempo de reação (48, 36 e 24h). A avaliação do processo foi inicialmente seguida pelo rendimento da reação, a fim de identificar as melhores condições, sendo substituída posteriormente pela quantificação do teor de ésteres por cromatografia em fase gasosa. O biodiesel com teor de ésteres mais elevado foi produzido nas condições correspondentes a uma razão molar óleo:álcool de 1:4, com 5g de Lipozyme TL IM como catalisador, 10% co-solvente (hexano, v/v), à temperatura de 35 ºC durante 24h. O rendimento do biodiesel produzido sob estas condições foi de 73,3%, traduzido em 64,7% de teor de ésteres etílicos. Contudo o rendimento mais elevado que se obteve foi de 99,7%, para uma razão óleo/álcool de 1:8, 30% de co-solvente (hexano, v/v), reação durante 48h a 35 ºC, obtendo-se apenas 46,1% de ésteres. Por fim, a qualidade do biodiesel foi ainda avaliada, de acordo com as especificações da norma EN 14214, através das determinações de densidade, viscosidade, ponto de inflamação, teor de água, corrosão ao cobre, índice de acidez, índice de iodo, teor de sódio (Na+) e potássio (K+), CFPP e poder calorífico. Na Europa, os ésteres etílicos não têm, neste momento, norma que os regule quanto à classificação da qualidade de biodiesel. Contudo, o biodiesel produzido foi analisado de acordo com a norma europeia EN14214, norma esta que regula a qualidade dos ésteres metílicos, sendo possível concluir que nenhum dos parâmetros avaliados se encontra em conformidade com a mesma.

Extração e caracterização de extratos de Jatropha gossypiifolia L.: avaliação da sua atividade antimicrobiana e antioxidante

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Química e Biológica

Extração supercrítica do óleo de linhaça: construção do extrator, estudo de parâmetros de processo, avaliação química e antioxidante do produto

The aim of the present study was to extract vegetable oil from brown linseed (Linum usitatissimum L.), determine fatty acid levels, the antioxidant capacity of the extracted oil and perform a rapid economic assessment of the SFE process in the manufacture of oil. The experiments were conducted in a test bench extractor capable of operating with carbon dioxide and co-solvents, obeying 23 factorial planning with central point in triplicate, and having process yield as response variable and pressure, temperature and percentage of cosolvent as independent variables. The yield (mass of extracted oil/mass of raw material used) ranged from 2.2% to 28.8%, with the best results obtained at 250 bar and 50ºC, using 5% (v/v) ethanol co-solvent. The influence of the variables on extraction kinetics and on the composition of the linseed oil obtained was investigated. The extraction kinetic curves obtained were based on different mathematical models available in the literature. The Martínez et al. (2003) model and the Simple Single Plate (SSP) model discussed by Gaspar et al. (2003) represented the experimental data with the lowest mean square errors (MSE). A manufacturing cost of US$17.85/kgoil was estimated for the production of linseed oil using TECANALYSIS software and the Rosa and Meireles method (2005). To establish comparisons with SFE, conventional extraction tests were conducted with a Soxhlet device using petroleum ether. These tests obtained mean yields of 35.2% for an extraction time of 5h. All the oil samples were sterilized and characterized in terms of their composition in fatty acids (FA) using gas chromatography. The main fatty acids detected were: palmitic (C16:0), stearic (C18:0), oleic (C18:1), linoleic (C18:2n-6) and α-linolenic (C18:3n-3). The FA contents obtained with Soxhlet dif ered from those obtained with SFE, with higher percentages of saturated and monounsaturated FA with the Soxhlet technique using petroleum ether. With respect to α-linolenic content (main component of linseed oil) in the samples, SFE performed better than Soxhlet extraction, obtaining percentages between 51.18% and 52.71%, whereas with Soxhlet extraction it was 47.84%. The antioxidant activity of the oil was assessed in the β-carotene/linoleic acid system. The percentages of inhibition of the oxidative process reached 22.11% for the SFE oil, but only 6.09% for commercial oil (cold pressing), suggesting that the SFE technique better preserves the phenolic compounds present in the seed, which are likely responsible for the antioxidant nature of the oil. In vitro tests with the sample displaying the best antioxidant response were conducted in rat liver homogenate to investigate the inhibition of spontaneous lipid peroxidation or autooxidation of biological tissue. Linseed oil proved to be more efficient than fish oil (used as standard) in decreasing lipid peroxidation in the liver tissue of Wistar rats, yielding similar results to those obtained with the use of BHT (synthetic antioxidant). Inhibitory capacity may be explained by the presence of phenolic compounds with antioxidant activity in the linseed oil. The results obtained indicate the need for more detailed studies, given the importance of linseed oil as one of the greatest sources of ω3 among vegetable oils

Interações da trancinolona com ciclodextrinas em sistemas multicomponentes

Triamcinolone is a relevant anti-inflammatory costicosteroid drug, used mainly by injectable suspensions due its poor water solubility. The association of triamcinolone with cyclodextrins and co-solvents (triethanolamine TEA and N-methylpirrolidone NMP) was held to solubilize the drug and explain the involved interactions. Phase-solubility diagrams showed that triamcinolone was solubilized forming incredible stable complexes with cyclodextrins, in which bests results were observed applying randomyl-methylated-beta-cyclodextrin (RMβCD) (161 fold on increased solubility). The co-solvents TEA and NMP also enhanced drug solubility 1.4 and 6.7 fold, respectively. The association of both co-solvents with CDs seems decreased complexation stability, but enables higher amount of uncomplexed drug. Experimental magnetic resonance 2D-ROESY and theoretical molecular modeling studies demonstrated TRI-CDs interactions and elucidated the structure of formed complex, which occurred due to the inclusion of ring A of TRI on CDs cavity. Physicochemical aspects of solid binary and ternary complexes prepared by spray drying were assessed by using FTIR, X-ray diffraction and SEM photographs. Dissolution studies showed that binary and ternary associations presented higher dissolution efficacy in detrimental to pure drug system. In addition, the ternary complex containing TEA and RMβCD allowed drug dissolution faster than binary complex with RMβCD. Therefore, given the higher solubility and drug dissolution rate, binary and ternary complexes are new raw materials with great potential for pharmaceuticals containing triamcinolone.

Valorização de pilhas domésticas esgotadas: separação e recuperação de metais, por extracção com solventes

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Physico-chemical characterization of chars produced in the co-pyrolysis of wastes and possible routes of valorisation

Thesis submitted for the Degree in Master of Energy and Bioenergy

Intoxicación crónica ocupacional por solventes orgánicos : reporte de un caso clínico

En este artículo se reporta un caso clínico asociado a la exposición crónica ocupacional a solventes orgánicos; se analizan los resultados de un cuestionario clínico y de una encuesta de síntomas para evaluar el estado de salud actual de los funcionarios de tres laboratorios de química forense en Bogotá: Toxicología, Estupefacientes y Evidencia Traza, compañeros de trabajo de la paciente del caso reportado, y se revisa la literatura de los 10 últimos años acerca de la Intoxicación Crónica por Solventes Orgánicos. Los solventes orgánicos, especialmente el benceno, tolueno y xileno, son hidrocarburos aromáticos que se obtienen de la destilación de la hulla y del petróleo crudo. 1 Son sustancias que a temperatura ambiente se encuentran en estado líquido y pueden desprender vapores, por lo que la vía de intoxicación más frecuente es la inhalatoria, aunque también se puede producir por vía digestiva y cutánea.

Solventes orgánicos factor de riesgo para enfermedades autoinmunes: revisión sistemática de la literatura y meta-análisis

Introducción: A través de los años se ha reconocido como la principal causa de enfermedades complejas, como lo son las enfermedades autoinmunes (EAI), la interacción entre los factores genéticos, los epigenéticos y el ambiente. Dentro de los factores ambientales están los solventes orgánicos (SO), compuestos químicos ampliamente utilizados en lavanderías (ej. tetracloroetileno, percloroetileno), pinturas (ej. tolueno y turpentina), removedores de esmalte para uñas, pegamentos (ej. acetona, metil acetato, etil acetato), removedores de manchas (ej. hexano, petróleo, eter), detergentes (ej. citrus terpeno), perfumes (etanol), y en la síntesis de esmaltes, entre otros. Teniendo en cuenta la controversia que existe aún sobre la asociación entre los SO y las EAI, evaluamos la evidencia a través de una revisión sistemática de la literatura y un meta-análisis. Métodos y resultados: La búsqueda sistemática se hizo en el PubMed, SCOPUS , SciELO y LILACS con artículos publicados hasta febrero de 2012. Se incluyó cualquier tipo de estudio que utilizara criterios aceptados para la definición de EAI y que tuvieran información sobre la exposición SO. De un total de 103 artículos, 33 fueron finalmente incluidos en el meta -análisis. Los OR e intervalos de confianza del 95 % (IC) se obtuvieron mediante el modelo de efectos aleatorios. Un análisis de sensibilidad confirmó que los resultados no son susceptibles a la limitación de los datos incluidos. El sesgo de publicación fue trivial. La exposición a SO se asoció a esclerosis sistémica, vasculitis primaria y esclerosis múltiple de forma individual y también para todas las EAI consideradas como un rasgo común (OR: 1.54 , IC 95 % : 1,25 a 1,92 ; valor de p 0.001). Conclusión: La exposición a SO es un factor de riesgo para el desarrollo de EAI. Como corolario, los individuos con factores de riesgo no modificables (es decir, autoinmunidad familiar o con factores genéticos identificados) deben evitar toda exposición a SO con el fin de evitar que aumente su riesgo de desarrollar una EAI.

Evaluación de la exposición a solventes orgánicos en pintores de carros de la ciudad de Bogotá

Introducción. Los pintores de vehículos automotores están expuestos a solventes puros o mezclas de estos, los cuales se han asociado con efectos neurológicos y mutacarcinogénicos. Materiales y Métodos. Se realizó un estudio descriptivo de corte transversal para caracterizar las condiciones de salud y trabajo de individuos expuestos a solventes orgánicos en talleres de lámina y pintura en Bogotá. Se comparó un grupo de expuestos a solventes orgánicos con un grupo no expuestos. Se determinaron concentraciones de benceno, tolueno y xileno (BTX) en aire, se aplicó una encuesta individual y se midieron en orina, los ácidos fenil mercaptúrico, hipúrico, orto-para metilhipúrico como metabolitos de benceno, tolueno y xileno. Los resultados de las mediciones y de la encuesta se correlacionaron para establecer el panorama de exposición. Resultados: hubo diferencias estadísticamente significativas entre la población expuesta y la población no expuesta a solventes (p = 0,00) para los tres metabolitos de BTX. Se encontraron correlaciones positivas entre el tolueno en aire y ácido hipúrico en orina de los expuestos, (Spearman de 0,82) y entre el xileno en aire y el ácido o-metilhipúrico (Spearman de 0,76). Se encontraron valores de ácido hipúrico por encima de los límites permisibles en 11 2 trabajadores y de ácido p-metilhipúrico en 8 de ellos. No hubo valores para ácido fenilmercapturico fuera de límite. Discusión: los pintores de carros se encuentran expuestos a niveles altos de solventes orgánicos en sus sitios de trabajo y no cuentan con condiciones adecuadas de higiene y seguridad industrial para realizar sus labores.

Nivel de escolaridad y consumo de alcohol etílico, cannabinoides y solventes en Colombia año 2014

Introducción: El consumo de sustancias psicoactivas como problema de salud pública, debe ser abordado desde diferentes perspectivas. En la literatura se evidencia factores involucrados como, edad de inicio de consumo, información de riesgo, círculo social y antecedentes personales. Igualmente se ha mostrado la asociación con el deterioro de las capacidades de aprendizaje y la farmacodependencia. En este estudio se determinó la asociación del consumo de inhalantes, cannabis y etanol y el nivel de escolaridad alcanzado. Metodología: Estudio observacional transversal, cross sectional, de los casos reportados al sistema único de indicadores de consumo de sustancias psicoactivas en Colombia en 2014. Muestra 6804 casos. Se realizó análisis univariado y bivariado con valores de p, para significancia estadística. Resultados y discusión: Se identificó comportamiento epidemiológico similar, en concordancia con otros estudios, evidenciándose población entre los 15 y 35 años de edad (76,7%), predominantemente hombres (83,9%) y consumo principal de cannabis (43,9%) y alcohol (23,1%). Se determina asociación estadísticamente significativa entre el consumo de inhalantes, etanol y marihuana y la finalización incompleta de estudios de secundaria (p<0,005), el cannabis con asocio a culminación incompleta de estudios universitarios (p<0,005). Hay plausibilidad biológica y epidemiológica con los hallazgos del estudio y otros trabajos desarrollados con anterioridad.

Alteraciones en el material genético de pintores de carros expuestos a solventes orgánicos en una localidad de Bogotá

Los solventes orgánicos son sustancias químicas que por sus propiedades físico-químicas son fácilmente inhalados o absorbidos por la piel, pueden causar daños de diversa índole en la salud. En Colombia existen normas que contemplan las medidas de protección, sin embargo persiste la informalidad en el sector de pintores de autos, por lo cual los trabajadores expuestos, a largo plazo pueden ver afectada su salud. En este estudio se analizó la relación entre individuos expuestos laboralmente a los solventes orgánicos versus no expuestos con respecto a la longitud de sus telómeros y formación de fragilidades. Se emplearon muestras de sangre extraídas por venopunción, recolectada en dos tubos: uno con Heparina, destinado al cultivo de linfocitos, para obtener cromosomas metafásicos y evaluar en ellos la presencia de fragilidades; el otro tubo con EDTA, fue empleado para la extracción de ADN y se utilizó para obtener los valores de longitud telomérica mediante la técnica de PCR cuantitativa. Los análisis estadísticos se realizaron aplicando la prueba de rangos de Wilcoxon, en el caso de la presencia de fragilidades se analizó la razón No.Fragilidades/No.Metafases, aplicando el método de Wilcoxon se encontró que existe diferencia estadísticamente significativa entre expuestos y no expuestos (p = 0,036), en donde los expuestos presentan mayor frecuencia de fragilidades. Por otra parte el valor relativo de longitud telomérica del grupo de expuestos fue mayor que el observado en el grupo de no expuestos, esta diferencia fue estadísticamente significativa (Wilcoxon, p = 0.002).

Influência de duas técnicas diferentes no tamanho e potencial zeta de nanopartículas de poli(D.L-láctico-co-glicólico)

O objectivo deste estudo consistiu na análise de diferentes parâmetros de formulação e processo e a sua influência no tamanho e potencial zeta de nanopartículas de poli(D,L-láctico-co-glicólico) (PLGA) preparadas por dois métodos diferentes, especificamente, emulsificação espontânea com difusão de solvente (m-SESD) e deslocamento de solventes (SD). As nanopartículas foram produzidas com um tamanho entre um intervalo de 200-300 nm para os dois métodos. O processo de liofilização causou o aumento do tamanho das nanopartículas para 300-500 nm. A presença de agente emulsivo aumentou a estabilidade das nanopartículas. Por outro lado, o tamanho de partículas dependeu do tipo de fármaco utilizado (ibuprofeno ou ácido azelaico). O rendimento de produção das nanopartículas foi de 96,0% para as nanopartículas produzidas com poloxamer 188 e de 94,0% para as partículas produzidas com laurilsulfato de sódio. Este estudo demonstrou esta formulação poderá ser considerada muito promissora sendo que o método m-SESD reveou-se mais eficaz para os parâmetros analisados.

Mejoramiento de insecticidas de banda verde por incorporación en ciclodextrinas, co-cristales y niosomas

La aplicación de agroquímicos para proteger granos y vegetales es una parte importante de los procedimientos corrientes en el manejo integrado de plagas ya que 20- 40% de la producción mundial potencial se pierde cada año por plagas, malezas y enfermedades. La necesidad de modificar la naturaleza química de los pesticidas para hacerlos más amigables con el ambiente llevó al desarrollo de un gran número de pesticidas clasificados como de banda verde, menos tóxicos, menos contaminantes y más selectivos que los tradicionales. Entre ellos se incluyen los insecticidas reguladores de crecimiento (IGR) seleccionados para este proyecto. Sin embargo, como compuestos orgánicos, tienen baja solubilidad acuosa lo que usualmente requiere de la formulación para su uso agrícola con otros vehículos como aceites o solventes que son contaminantes. Las regulaciones internacionales son cada vez mas estrictas en cuanto al uso de pesticidas por lo que es muy importante el desarrollo de tecnologías apropiadas para la utilización de compuestos de banda verde en los cultivos de la región. Nuestra propuesta se enfoca en generar formas alternativas (‘paquetes moleculares’ multi-componentes) de estos IGR que tengan mayor solubilidad acuosa que los compuestos no tratados, posibilitando su formulación en medio acuoso ambientalmente amigable. Las rutas elegidas comprenden la inclusión de los IGR dentro de sistemas nanoestructurados como la cavidad de ciclodextrinas (CDs), su incorporación en co-cristales y el encapsulado en niosomas. Las CDs son moléculas cíclicas biodegradables y no-tóxicas, formadas por unidades de glucosa. Los niosomas son vesículas microscópicas con un corazón acuoso encerrado por una membrana de surfactantes no iónicos que forman estructuras bicapa cerradas. Los co-cristales resultan de la interacción entre un compuesto y un co-formador con una estructura complementaria con el primero que permite la formación de enlaces puente H entre ambos. Los tres procesos involucran interacciones ‘suaves’ entre el IGR y la otra especie, dejando intacta la integridad biológica del insecticida. Se espera así obtener una diversidad de sistemas para diferentes opciones de formulación. Se eligieron IGR derivados de benzoilfenilurea (BPU), dibenzoilhidracinas (DBH) e isopreno, clasificados como clase U (unlikely to present acute hazard in normal use) por la OMS que tienen relativamente baja toxicidad para humanos y otros mamíferos, alta selectividad para insectos y muy poca solubilidad acuosa. Luego del aislamiento de las nuevas construcciones moleculares, se establecerán los efectos sobre las propiedades fisicoquímicas de los IGR. Se efectuarán estudios en estado sólido y en solución. Los complejos sólidos en CDs preparados por distintos métodos se examinarán por FTIR y RMN en estado sólido, microscopía FTIR, difracción de Rayos X de polvo y monocristales, TGA, DSC y microscopía ‘hot stage’. Por RMN, dicroísmo circular inducido y titulación calorimétrica isotérmica se estudiarán aspectos termodinámicos y estructurales de la inclusión en solución. El efecto sobre la solubilidad y estabilidad química de los IGR se investigará midiendo, respectivamente, las velocidades de disolución de los complejos y las velocidades de degradación de los IGR en presencia y ausencia de CDs. Para la obtención de co-cristales se usarán moléculas co-formadoras ‘GRAS’ (generally regarded as safe) elegidas en base a la complementariedad de sus grupos funcionales capaces de formar enlaces de H con los de los IGR. Las medidas de los puntos de fusión y velocidad de disolución son parámetros importantes para determinar su eventual utilidad. Los niosomas se prepararán en presencia de los IGR por distintas técnicas usando los surfactantes no iónicos y no tóxicos Tween 20 y 80, Span 20 y 80 y Brij-35. Se analizarán el tamaño y morfología de los agregados por microscopía de transmisión electrónica y se determinará la estabilidad en el tiempo de los niosomas por UV-vis.

Síntese e caracterização de complexos de Co(II) e Ni(II) com l-dopa, carbidopa e benzimidazol

Were synthesized in this work in the following aqueous solution coordination compounds: [Ni(LDP)(H2O)2Cl2].2H2O, [Co(LDP)Cl2].3H2O, [Ni(CDP)Cl2].4H2O, [Co(CDP)Cl2].4H2O, [Ni(BDZ)2Cl2].4H2O and [Co(BDZ)2Cl2(H2O)2]. These complexes were synthesized by stoichiometric addition of the binder in the respective metal chloride solutions. Precipitation occurred after drying the solvent at room temperature. The characterization and proposed structures were made using conventional analysis methods such as elemental analysis (CHN), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction by the powder method and Technical thermoanalytical TG / DTG (thermogravimetry / derivative thermogravimetry) and DSC (differential scanning calorimetry). These techniques provided information on dehydration, coordination modes, thermal performance, composition and structure of the synthesized compounds. The results of the TG curve, it was possible to establish the general formula of each compound synthesized. The analysis of X-ray diffraction was observed that four of the synthesized complex crystal structure which does not exhibit the complex was obtained from Ldopa and carbidopa and the complex obtained from benzimidazole was obtained crystal structures. The observations of the spectra in the infrared region suggested a monodentate ligand coordination to metal centers through its amine group for all complexes. The TG-DTG and DSC curves provide important information and on the behavior and thermal decomposition of the synthesized compounds. The molar conductivity data indicated that the solutions of the complexes formed behave as a nonelectrolyte, which implies that chlorine is coordinated to the central atom in the complex.

Síntese e caracterização de complexos de Co(II) e Ni(II) com l-dopa, carbidopa e benzimidazol

Were synthesized in this work in the following aqueous solution coordination compounds: [Ni(LDP)(H2O)2Cl2].2H2O, [Co(LDP)Cl2].3H2O, [Ni(CDP)Cl2].4H2O, [Co(CDP)Cl2].4H2O, [Ni(BDZ)2Cl2].4H2O and [Co(BDZ)2Cl2(H2O)2]. These complexes were synthesized by stoichiometric addition of the binder in the respective metal chloride solutions. Precipitation occurred after drying the solvent at room temperature. The characterization and proposed structures were made using conventional analysis methods such as elemental analysis (CHN), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction by the powder method and Technical thermoanalytical TG / DTG (thermogravimetry / derivative thermogravimetry) and DSC (differential scanning calorimetry). These techniques provided information on dehydration, coordination modes, thermal performance, composition and structure of the synthesized compounds. The results of the TG curve, it was possible to establish the general formula of each compound synthesized. The analysis of X-ray diffraction was observed that four of the synthesized complex crystal structure which does not exhibit the complex was obtained from Ldopa and carbidopa and the complex obtained from benzimidazole was obtained crystal structures. The observations of the spectra in the infrared region suggested a monodentate ligand coordination to metal centers through its amine group for all complexes. The TG-DTG and DSC curves provide important information and on the behavior and thermal decomposition of the synthesized compounds. The molar conductivity data indicated that the solutions of the complexes formed behave as a nonelectrolyte, which implies that chlorine is coordinated to the central atom in the complex.