Avaluació econòmica i ambiental de tractament de compostos orgànics volàtils

L'estudi tracta sobre una empresa fabricant de tints i pintures que tot i està conscienciada amb el medi ambient i utilitzar tècniques de prevenció en origen per disminuir l’emissió de COV a l’atmosfera (les seves emissions es troben dins dels rangs permesos per la legislació en aquest sector), els seus directius pretenen conèixer les alternatives possibles per valorar la possibilitat d'aplicar algun sistema de tractament dels Compostos Orgànics Volàtils a la sortida de la xemeneia, amb la finalitat de recuperar o reduir l’emissió d’aquests contaminants a l’atmosfera. Es presenta una avaluació econòmica i ambiental de diferents sistemes de tractament dels COV aplicables a l’empresa

Avaluació econòmica i ambiental de tractament de compostos orgànics volàtils

L'estudi tracta sobre una empresa fabricant de tints i pintures que tot i està conscienciada amb el medi ambient i utilitzar tècniques de prevenció en origen per disminuir l’emissió de COV a l’atmosfera (les seves emissions es troben dins dels rangs permesos per la legislació en aquest sector), els seus directius pretenen conèixer les alternatives possibles per valorar la possibilitat d'aplicar algun sistema de tractament dels Compostos Orgànics Volàtils a la sortida de la xemeneia, amb la finalitat de recuperar o reduir l’emissió d’aquests contaminants a l’atmosfera. Es presenta una avaluació econòmica i ambiental de diferents sistemes de tractament dels COV aplicables a l’empresa

Incidència de microorganismes i de compostos orgànics volàtils en l'aparició de defectes sensorials en suro

La incidència sobre el suro de defectes sensorials amb descriptors de florit-humitat és un dels principals problemes amb què s'enfronta la indústria surera. Els principals compostos relacionats amb aquest defecte son cloroanisoles, metoxipirazines, geosmina i metilisoborneol. Aquesta recerca s'ha fet amb l'objectiu principal d'aprofundir en els mètodes de determinació de compostos volàtils en suro. S'ha desenvolupat una metodologia basada en la microextracció en fase sòlida i la cromatografia de gasos per a l'anàlisi conjunta d'aquests compostos en macerats de suro. El fet que la majoria dels compostos d'interès tingui un origen microbià ha fet necessari completar les anàlisis químiques amb mètodes de detecció i aïllament dels microorganismes susceptibles de produir-los. S'ha utilitzat un mètode per a l'estudi de la diversitat de fongs i bacteris en mostres de suro basat en l'estudi de marcadors genètics mitjançant l'anàlisi en gradients electroforètics desnaturalitzants. Per últim s'ha avaluat la capacitat de producció de defectes sensorials per microorganismes aïllats de suro utilitzant tècniques olfactomètriques.

Noves metodologies d’anàlisi de compostos volàtils mitjançant trampes d’agulla. Aplicació a l’anàlisi d’alè, atmosfèrica i d’aigües

New methodologies for the analysis of volatile compoundsusing needle traps. Applications to breath, atmospheric andwater analysis. A new preconcentration technique has been developed for the analysis of volatile compounds based on the use of needle traps. These traps are based on stainless steel needles filled with one or more adsorbents, which allows the preconcentration of the anilities inside the trap by passing a gas flow through the needle. The parameters affecting the sorption/desorption process have been assessed (e.g. needle and liner dimensions, injector temperature, split less time, memory effects, and stability inside the needle). For liquid samples, four different sampling methodologies were studied, including passive and active sampling methods. The best results, considering the simplicity and sensitivity, are obtained by sampling the headspace volume using various cycles of a small and fix volume. Once the best conditions of analysis have been found, the method has been validated for gas and liquid samples. The results obtained show that needle traps are a good analytical methodology for the analysis of breath, environmental and liquid samples

Determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals industrials

La determinació de compostos orgànics contaminants en aigües residuals d’origen urbà i industrial és un tema que ha suscitat un creixent interès, tant des del punt de vista del problema mediambiental que es deriva de l’abocament d’aquestes aigües al medi aquàtic públic com des de la perspectiva de reutilització de les aigües tractades en processos industrials. La majoria d’aquests contaminants no s’eliminen completament en plantes de tractament d’aigües convencionals, pel que s’han de controlar. Aquest fet implica desenvolupar nous processos de tractament que permetin millorar l'eficiència de l'eliminació de les plantes de tractament convencionals. Per tal d'investigar la presència d'aquests compostos contaminants a baixes concentracions és necessari desenvolupar nous mètodes analítics altament sensibles. En el nostre projecte s'han desenvolupat diferents mètodes analítics per determinar compostos orgànics contaminants en aigües residuals provinents de plantes de tractament d'aigües industrials, urbanes i plantes potabilitzadores, utilizant principalment la microextracció en fase sòlida (SPME) seguida de la cromatografia de gasos acoblada a un espectròmetre de masses (GC-MS). S'ha estudiat la presència de diferents famílies de compostos en aquestes aigües, com són: ftalats, amines alifàtiques primàries i nitrosamines. A més a més, s'han desenvolupat mètodes analítics per determinar amines alifàtiques primàries en llots actius provinents de diferents tipus de plantes de tractament d'aigües i plantes potabilitzadores.

Analisi de compostos orgànics persistents i estudi de la procedència d'hidrocarburs en sediments del mar Mediterrani català

Els sediments del fons marí són molt importants en els ecosistemes aquàtics. Aquests sediments són considerats absorbents naturals, ja que s’hi acumulen moltes substàncies nocives, com ara metalls pesants i contaminants orgànics persistents (COPs). En aquest estudi s’han analitzat mostres de sediments del mar Mediterrani amb la finalitat d’examinar els COPs i la possible procedència d’hidrocarburs derivats del petroli. Les mostres han estat extretes davant de la desembocadura del riu Besòs (se n’ha fet una extracció a 8 km i una altra a 54 km de distància respecte la costa) i davant del municipi català anomenat Vilanova i la Geltrú (se n’ha fet, també, una extracció a 8-10 km i una altra a 30-40 km de distància respecte la costa). D’aquestes mostres, obtingudes per perforació, se n’han analitzat el primer i segon centímetres. S’han quantificat els hidrocarburs aromàtics policíclics (PAHs), els bifenils policlorats (PCBs) i els compostos organoclorats (OCPs) utilitzats antigament com a pesticides. S’ha posat de manifest que en les zones més properes a la costa, les concertacions COPs són més elevades a la regió més meridional, tot i estar davant de la desembocadura del riu Besòs. Segurament això és degut a la influència de la deriva litoral (corrent costaner marí en direcció NE-SW). Finalment, l’índex Phytane/Pristane, l’índex de preferència de carboni o, en anglès Carbon Preference Index (CPI) i la barreja complexa sense resoldre o, en anglès, Unresolved Complex Mixture (UCM) apunten a la conclusió que l’origen dels hidrocarburs analitzats (n-alcans) podria ser petrogènic.

Els senyals olfactius en la pol·linització

Treball de recerca realitzat per una alumna d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2008. La hipòtesi de treball és demostrar que els senyals olfactius afecten d’alguna manera a l’atracció les abelles per les plantes i així doncs, també a la seva especificitat a l’hora de pol•linitzar una espècie o una altra. Per a poder provar aquesta relació, s’ha estudiat el comportament d’una espècie d’abella que tan sols visita una espècie de planta. Per tal d’emmarcar l’estudi experimental, s’ha fet un estudi del procés de pol•linització, de les flors i de les abelles, així com de la coevolució d’ambdues. Tot seguit s’ha realitzat l’estudi experimental, amb l’assessorament d’investigadors del Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF ) així com també utilitzant les seves instal•lacions i materials. Les emissions de compostos orgànics volàtils d’una de les plantes estudiades contribueixen a l’atracció de les abelles. Aquestes plantes emeten uns compostos diferents a les de l’altra espècie, els monoterpens, els quals són emesos en el moment de màxima pol•linització. La conclusió final a la qual es pot arribar és que el senyal olfactiu que determina l’especificitat de l’abella estudiada per a les flors de la planta estudiada és el constituït pels monoterpens.

Aplicación web para la gestión de contenidos del grupo GENOCOV

El proyecto que se presenta va dirigido al grupo GENOCOV (Grupo de Tratamiento Biológico de Efluentes Líquidos y Gaseosos. Eliminación de Nutrientes. Olores y Compuestos Orgánicos Volátiles) perteneciente al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y consiste en el desarrollo de una aplicación web para el manejo de la información de material bibliográfico de consulta, reactivos químicos y el currículum vitae del grupo de investigación.

Degradation of pheromone and plant volatile components by a same Odorant-Degrading Enzyme in the cotton leafworm, Spodoptera littoralis

Background: Odorant-Degrading Enzymes (ODEs) are supposed to be involved in the signal inactivation step within the olfactory sensilla of insects by quickly removing odorant molecules from the vicinity of the olfactory receptors. Only three ODEs have been both identified at the molecular level and functionally characterized: two were specialized in the degradation of pheromone compounds and the last one was shown to degrade a plant odorant. Methodology: Previous work has shown that the antennae of the cotton leafworm Spodoptera littoralis , a worldwide pest of agricultural crops, express numerous candidate ODEs. We focused on an esterase overexpressed in males antennae, namely SlCXE7. We studied its expression patterns and tested its catalytic properties towards three odorants, i.e. the two female sex pheromone components and a green leaf volatile emitted by host plants. Conclusion: SlCXE7 expression was concomitant during development with male responsiveness to odorants and during adult scotophase with the period of male most active sexual behaviour. Furthermore, SlCXE7 transcription could be induced by male exposure to the main pheromone component, suggesting a role of Pheromone-Degrading Enzyme. Interestingly, recombinant SlCXE7 was able to efficiently hydrolyze the pheromone compounds but also the plant volatile, with a higher affinity for the pheromone than for the plant compound. In male antennae, SlCXE7 expression was associated with both long and short sensilla, tuned to sex pheromones or plant odours, respectively. Our results thus suggested that a same ODE could have a dual function depending of it sensillar localisation. Within the pheromone-sensitive sensilla, SlCXE7 may play a role in pheromone signal termination and in reduction of odorant background noise, whereas it could be involved in plant odorant inactivation within the short sensilla.

Growth and functionalization of carbon nanotubes on quartz filter for environmental applications

Background: Air pollution has become an important issue worldwide due to its adverse health effects. Among the different air contaminants, volatile organic compounds (VOCs) are liquids or solids with a high vapor pressure at room temperature that are extremely dangerous for human health. Removal of these compounds can be achieved using nanomaterials with tailored properties such as carbon nanotubes. Methods: Vertically-aligned multiwall carbon nanotubes (CNTs) were successfully grown on quartz filters by means of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Furthermore, a plasma treatment was performed in order to modify the surface properties of the CNTs. The adsorption/desorption processes of three chlorinated compounds (trichloroethylene, 1,2-dichlorobenzene and chloroform) on the CNTs were studied using mass spectrometry measurements with a residual gas analyzer. Results: The adsorption capability of the CNTs increased after functionalization of their surface with a water plasma treatment. In addition, it was found that the presence of aromatic rings, water solubility and polarity of the VOCs play an important role on the adsorption/desorption kinetics at the CNTs surface. Conclusions: This study demonstrates the applicability of CNTs deposited on quartz filters for the removal or selective detection of volatile organic compounds (VOCs). The presence of aromatic rings in VOCs results in π -stacking interactions with a significant increase of their adsorption. On the other hand, it was found that CNTs surface interactions increase with water solubility and polarity of the VOC.

Headspace needle-trap analysis of priority volatile organic compounds from aqueous samples: application to the analysis of natural and waste waters

Combining headspace (HS) sampling with a needle-trap device (NTD) to determine priority volatile organic compounds (VOCs) in water samples results in improved sensitivity and efficiency when compared to conventional static HS sampling. A 22 gauge stainless steel, 51-mm needle packed with Tenax TA and Carboxen 1000 particles is used as the NTD. Three different HS-NTD sampling methodologies are evaluated and all give limits of detection for the target VOCs in the ng L−1 range. Active (purge-and-trap) HS-NTD sampling is found to give the best sensitivity but requires exhaustive control of the sampling conditions. The use of the NTD to collect the headspace gas sample results in a combined adsorption/desorption mechanism. The testing of different temperatures for the HS thermostating reveals a greater desorption effect when the sample is allowed to diffuse, whether passively or actively, through the sorbent particles. The limits of detection obtained in the simplest sampling methodology, static HS-NTD (5 mL aqueous sample in 20 mL HS vials, thermostating at 50 °C for 30 min with agitation), are sufficiently low as to permit its application to the analysis of 18 priority VOCs in natural and waste waters. In all cases compounds were detected below regulated levels

Capillary thermal desorption unit for near real-time analysis of VOCs at sub-trace levels. Application to the analysis of environmental air contamination and breath samples

A capillary microtrap thermal desorption module is developed for near real-time analysis of volatile organic compounds (VOCs) at sub-ppbv levels in air samples. The device allows the direct injection of the thermally desorbed VOCs into a chromatographic column. It does not use a second cryotrap to focalize the adsorbed compounds before entering the separation column so reducing the formation of artifacts. The connection of the microtrap to a GC–MS allows the quantitative determination of VOCs in less than 40 min with detection limits of between 5 and 10 pptv (25 °C and 760 mmHg), which correspond to 19–43 ng m−3, using sampling volumes of 775 cm3. The microtrap is applied to the analysis of environmental air contamination in different laboratories of our faculty. The results obtained indicate that most volatile compounds are easily diffused through the air and that they also may contaminate the surrounding areas when the habitual safety precautions (e.g., working under fume hoods) are used during the manipulation of solvents. The application of the microtrap to the analysis of VOCs in breath samples suggest that 2,5-dimethylfuran may be a strong indicator of a person's smoking status

A Headspace needle-trap method for the analysis of volatile organic compounds in whole blood

Needle trap devices (NTDs) are a relatively new and promising tool for headspace (HS) analysis. In this study, a dynamic HS sampling procedure is evaluated for the determination of volatile organic compounds (VOCs) in whole blood samples. A full factorial design was used to evaluate the influence of the number of cycles and incubation time and it is demonstrated that the controlling factor in the process is the number of cycles. A mathematical model can be used to determine the most appropriate number of cycles required to adsorb a prefixed amount of VOCs present in the HS phase whenever quantitative adsorption is reached in each cycle. Matrix effect is of great importance when complex biological samples, such as blood, are analyzed. The evaluation of the salting out effect showed a significant improvement in the volatilization of VOCs to the HS in this type of matrices. Moreover, a 1:4 (blood:water) dilution is required to obtain quantitative recoveries of the target analytes when external calibration is used. The method developed gives detection limits in the 0.020–0.080 μg L−1 range (0.1–0.4 μg L−1 range for undiluted blood samples) with appropriate repeatability values (RSD < 15% at high level and <23% at LOQ level). Figure of merits of the method can be improved by using a smaller phase ratio (i.e., an increase in the blood volume and a decrease in the HS volume), which lead to lower detection limits, better repeatability values and greater sensibility. Twenty-eight blood samples have been evaluated with the proposed method and the results agree with those indicated in other studies. Benzene was the only target compound that gave significant differences between blood levels detected in volunteer non-smokers and smokers

Analytical challenges in breath analysis and its application to exposure monitoring

There is an increasing interest in the use of breath analysis for monitoring human physiology and exposure to toxic substances or environmental pollutants. This review focuses on the current status of the sampling procedures, collection devices and sample-enrichment methodologies used for exhaled breath-vapor analysis. We discuss the different parameters affecting each of the above steps, taking into account the requirements for breath analysis in exposure assessments and the need to analyze target compounds at sub-ppbv levels. Finally, we summarize the practical applications of exposure analysis in the past two decades

Procesos secuenciales de adsorción/oxidación con H2O2 para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles

Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main groups of odour causing compounds in Waste Water Treatment Plants (WWTP). Adsorption technology is already established, in recent years the interest for the optimization of the costs associated with this technique has grown significantly. In particular, there are different options, from the use of low cost adsorbents, to reducing costs associated with carbon regeneration process. In this thesis, the adsorption of the three VOCs on sewage sludge based adsorbents was studied. It was proved that adsorbents obtained by chemical activation of sewage sludge with alkaline hydroxides are comparable to commercial activated carbons (ACs). Likewise, the adsorption of multicomponent gaseous streams was also studied. Related to the ACs regeneration, it was proposed a regeneration treatment of VOC saturated ACs with H2O2 based on advanced oxidation processes (AOP). The influence of the surface chemistry of ACs in this regeneration process was also studied.