Contribuição para o desenvolvimento de novas membranas com vista à produção de energia por diferença de salinidade

As energias renováveis são no mundo de hoje incontornáveis, não só pela necessidade permanente de diminuir as emissões de CO2, pois devido ao aumento do preço dos combustíveis fosseis torna-se cada vez mais rentável recorrer a energias alternativas. Este facto conduz a uma procura incessante de processos alternativos de produção de energia renovável e limpa do ponto de vista ambiental, com o objectivo de tornar estes processos competitivos e economicamente viáveis. Na década de setenta, Sidney Loeb propôs um processo de produção de energia com recurso a membranas designado por osmose directa sob pressão contrária (Pressure Retarded Osmosis - PRO) baseado na diferença de pressão osmótica que pode ocorrer na foz dos rios e de forma geral nas zonas de encontro entre a água doce e água salgada. Este processo de produção de energia deu origem a um projecto designado de “Salinity Power”. Este foi o primeiro grande projecto de investigação no mundo, sobre o desenvolvimento da tecnologia para a produção de “energia de salinidade” ou “energia azul”. Para ser economicamente viável, este processo requer o uso de membranas com características específicas. São utilizadas membranas de osmose inversa, para gerar energia a partir da diferença osmótica entre a água doce e a água salgada. Este projecto resultou em significativos progressos no desempenho da membrana, o componente chave para a produção de energia renovável por este método. O trabalho aqui apresentado visa o estudo de obtenção de diaminas, a partir de matérias-primas renováveis, para posterior polimerização em poliamidas. A partir destes novos polímeros, é necessário o desenvolvimento de novas membranas compostas para utilização em sistemas de produção de energia eléctrica baseados em PRO. Um dos factores inovadores, é a obtenção de diaminas, a partir da D-xilose. Sendo a D-xilose uma hidrato de carbono natural, consegue-se então um processo sem recorrer a produtos derivados do petróleo. No presente trabalho foi investigado o potencial de o<-aminoácidos derivados de anéis oxetano para a construção de novos de compostos. Para aminoácidos de hidratos de carbono com anéis de cinco e seis membros, o estado da arte é bastante vasto. No entanto, não existem na literatura referências baseadas em anéis de quatro membros. Os oxetanos exibem grande estabilidade conformacional devido à sua rigidez, o que faz com que anéis oxetano sejam moléculas-base para derivatização, com vectores de orientação bem definidos. Os anéis oxetano estão presentes em alguns produtos naturais que exibem uma actividade biológica importante. Foram sintetizados no trabalho apresentado o<-aminoácidos derivados de oxetano usando hidrato e carbonos como compostos de partida, de forma a obter uma estereoquímica bem definida. A metodologia utilizada envolve a síntese de triflatos de 1,4-lactonas de 5 membros, que estão submetidas a tratamento com carbonato de potássio em metanol, dando origem à contracção do anel e á formação de oxetanos com configurações D-lyxo, e D-xylo, dependendo da configuração da lactona inicial. Numa das vias de síntese levadas a cabo para a obtenção de o<-aminoácidos derivados de oxetano, procedeu-se à oxidação da D-xilose com bromo seguida do tratamento com benzaldeído de forma a obter a já conhecida 3,5-O-benzilideno-D-xilono-1,4-lactona. A derivatização de o<-aminoácidos derivados de oxetano foi feita com base na introdução de novas membranas de elevado interesse energético e ecológico. Este trabalho experimental ficou marcado por a não obtenção da diamina desejada, para posterior polimerização. No entanto, conseguiu-se trabalhar alguns aspectos da síntese, o que foi bastante positivo para o sucesso desta contribuição. Outro aspecto importante, foi o curo espaço de tempo para realização deste trabalho. Sendo um trabalho de investigação, este requer tempo para analisar todas as condições assim como optimizar os resultados obtidos. Futuramente, serão realizados estudos de optimizações do procedimento, para obtenção da diamina pretendida. Foram realizados dois procedimentos diferentes para a obtenção do oxetano. A síntese inicial foi inconclusiva para este trabalho, devido aos maus resultados, provenientes de condições que são desconhecidas. Conclui-se que a oxidação com o brometo, não foi conseguida devido às condições do brometo, assim como ao controlo das condições necessárias para a adição deste. Devido a estes motivos, foi realizado um novo processo de síntese para a obtenção do composto desejado. Foi feita nova pesquisa e iniciou-se um novo método. O passo reaccional da oxidação, com bromo, foi novamente determinante. É um passo reaccional de difícil controlo, devido ás características do bromo, e às exigências desta síntese, quando este é necessário para oxidação. Esta nova síntese, apresenta uma grande vantagem relativamente à anterior, uma vez que o material de partida é a xilose, sendo mais económica que o 1,2-Isopropilideno-α-Xilofuranose. Este trabalho está enquadrado num projecto, designado de OPEN, e encontra-se descrito mais pormenorizadamente no Anexo I.

Caracterização funcional das aquaporinas-3 e 7 de mamífero por expressão heteróloga em leveduras

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Bioquímica Estrutural e Funcional

Estudo da aplicação de osmose inversa ao tratamento de efluentes líquidos de um complexo fabril de adubos azotados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Contribuição ao estudo histológico do intestino médio dos insetos: observações no intestino de uma larva de Blepharoceridae

São estudadas diversas fases de secreção nas células do intestino médio da larva de uma espécie de Blepharoceridae. As células do intestino são caracterizadas por terem um rabdório bem distinto, cujos fios possuem em sua base um espessamento, diretamente relacionado com a expulsão da secreção. Foram estudados os seguintes estádios: a) fase de pré-secreção. A pré-secreção espalha-se por todo o protoplasma sob a forma de pequenas granulações (fig. 5). b) fase de concentração da secreção. As granulações acumulam-se em tôrno do núcleo, principalmente, acima dêste, tomando o aspecto de uma pirâmide (fig.6). c) fase inicial. A secreção atravessa o bordo basal do rabdório e acumula-se entre os fios do mesmo sob a forma de uma esfera (fig. 7). d) fase de expulsão da secreção. A esfera de secreção, inicialmente em contacto com o citoplasma por meio de um pedúnculo forte tende a deslocar-se em direção à cavidade do intestino (fig. 9). e) fase de regeneração. O protoplasma, contendo agora apenas pouca secreção, recomeça a formar novas pré-secreções (fig. 11). Espalhados portodo o intestino, encontramos ninhos de regeneração (fig. 12). A energia para o transporte das substâncias, durante todo êste processo, resulta da diferença de pressão osmótica entre os líquidos da cavidade do corpo e do protoplasma da célula, bem como de um efeito capilar originado da estrutura protoplasmática.

Dispersantes químicos na análise granulométrica de latossolos

A completa dispersão da amostra e a manutenção da estabilidade da fase dispersa são condições fundamentais para obtenção de maior acurácia na análise textural de amostras de solo. Para isso, foram testados compostos de Na+ e Li+ como dispersantes químicos alternativos, frente à solução de NaOH 10 mmol L-1, com o objetivo de lograr dispersão mais efetiva e minimizar a presença de pseudocomponentes, fundamentalmente pseudossilte, na análise granulométrica de Latossolos. O trabalho foi realizado utilizando amostras de oito Latossolos do Estado de Minas Gerais, selecionados por apresentarem diferentes materiais de origem e teores de óxidos de ferro. Os tratamentos foram dispostos segundo um delineamento em blocos casualizados, correspondendo a um arranjo fatorial 8 x 2 x 7, com três repetições. Os fatores em estudo foram as amostras dos oito Latossolos, retiradas nos horizontes A e B, e sete dispersantes. O NaOH foi usado como dispersante de referência, testando-se alternativamente soluções de LiOH, NaClO, [NaClO + NaOH], [HCl + NaOH], (NaPO3)n e [(NaPO3)n + NaOH]. Utilizando a maior proporção de argila para identificar a efetividade dos dispersantes, nenhum deles igualou-se ao NaOH. Empregando o sinal > para indicar maior efetividade, a sequência determinada foi: NaOH > [(NaPO3)n + NaOH] > [HCl + NaOH] > [NaClO + NaOH] > LiOH > (NaPO3)n > NaClO. Dentre os dispersantes alternativos, destacou-se a solução de [(NaPO3)n + NaOH], com resultados próximos aos do dispersante de referência, evidenciando a importância da elevação do pH até valores próximos de 12. A efetividade das outras soluções sódicas com pH elevado, [NaClO+NaOH] e [HCl+NaOH], foi reduzida pela elevação da pressão osmótica da solução, dificultando a dispersão da amostra de solo. O LiOH foi inferior ao dispersante de referência. Essa resposta é justificada pela tendência desse cátion alcalino de formar ligações covalentes que bloqueiam cargas elétricas negativas do complexo de troca das argilas, com diminuição da densidade de carga superficial. O (NaPO3)n e NaClO foram os dispersantes menos efetivos, pelo menor pH das suas soluções. Conclui-se que a solução de NaOH é a mais efetiva para dispersar amostras de solos com argilas que apresentam capacidade de troca catiônica dependente do pH, por favorecer o incremento de cargas negativas, a repulsão entre partículas e, consequentemente, a dispersão da amostra de solo, com valores relativamente baixos da pressão osmótica da suspensão.

Efeito do estresse hídrico e envelhecimento precoce na viabilidade de sementes osmocondicionadas de paineira (Chorisia speciosa)

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência do condicionamento osmótico em aumentar a tolerância de sementes de paineira (Chorisia speciosa St. Hil.) ao estresse hídrico e ao envelhecimento precoce. As sementes foram condicionadas em solução de KNO3 (0,1M) a 20ºC durante 24 horas, e desidratadas a 27ºC até atingirem o peso inicial, apresentado antes do tratamento. Em seguida, foram expostas ao estresse hídrico simulado com soluções de PEG 6000 nos potenciais osmóticos de 0,0, -0,1, -0,2, -0,3, -0,4, -0,5, -0,6 e -0,7 MPa e aos efeitos do envelhecimento precoce (45ºC e 100% UR) durante 0, 24, 48, 72, 96 e 120 horas. Nas sementes condicionadas e submetidas ao estresse hídrico, os valores médios de porcentagem e velocidade de germinação foram estatisticamente superiores aos obtidos em sementes não condicionadas. Além disso, o condicionamento osmótico aumentou o limite máximo de tolerância ao estresse hídrico. As sementes condicionadas foram mais sensíveis ao envelhecimento precoce.

Processo germinativo de sementes de paineira sob estresses hídrico e salino

O ambiente mutável provoca múltiplos estresses, que podem limitar a germinação da semente e a emergência e sobrevivência da plântula. Os objetivos deste trabalho foram determinar o efeito dos estresses hídrico e salino na viabilidade e vigor de sementes de paineira (Chorisia speciosa St. Hil.) e o limite máximo de tolerância a esses estresses. Para avaliação do efeito do estresse hídrico foram utilizadas soluções de manitol e PEG 6000; para o estresse salino, soluções de NaCl, KCl e CaCl2. Após a punção do tegumento, quatro repetições de 50 sementes por tratamento foram submetidas à germinação em substrato de papel-filtro umedecido com as soluções de diferentes potenciais osmóticos e incubadas a 27ºC. As sementes apresentaram menor tolerância ao estresse hídrico simulado com PEG 6000 em relação ao simulado com manitol. O limite máximo de tolerância à seca está situado entre -0,6 e -0,7 MPa de PEG 6000 e entre -1,4 e -1,6 MPa de manitol. Independentemente dos sais utilizados, a porcentagem de germinação decresceu com a diminuição do potencial osmótico do meio. O limite máximo de tolerância ao estresse salino foi o mesmo para todos os sais avaliados e está situado entre -1,0 e -1,2 MPa. A paineira pode ser classificada como glicófita, com moderada tolerância aos sais NaCl, KCl e CaCl2.

Alterações da atividade de água e da cor da carne no processo de elaboração da carne salgada desidratada

Carne salgada desidratada é um produto largamente usado no Brasil, como fonte de proteína animal. O principal objetivo deste tipo de processamento é a remoção de água, inicialmente por mudanças de pressão osmótica e, a seguir por secagem, levando a um produto com umidade intermediária, como o charque e o "jerked beef". O processo de desidratação osmótica, pela penetração do sal e saída de água, causa redução nos níveis de atividade de água. Alterações de cor também ocorrem durante o processamento. Neste trabalho, estas duas variáveis são avaliadas, em pedaços de carne submetidos à salga seca e úmida. Os valores de atividade de água iniciais foram reduzidos em ambas as etapas, sendo mais acentuado para salga seca, obtendo ao término desse experimento 0,79 unidades a 10ºC e 0,75 a 20ºC. Os efeitos do sal também alteraram os parâmetros de cor, afetando os valores de L* a* b*, e direta e diferentemente o valor de DE das salgas. O estudo dos parâmetros de cor e da atividade de água é útil para um melhor conhecimento e controle do processo de carne salgada desidratada.

Análise metagenômica da microbiota de ambientes aquáticos do estado do Rio Grande do Norte - Brasil

The screening for genes in metagenomic libraries from soil creates opportunities to explore the enormous genetic and metabolic diversity of microorganisms. Rivers are ecosystems with high biological diversity, but few were examined using the metagenomic approach. With this objective, a metagenomic library was constructed from DNA soil samples collected at three different points along the Jundiaí-river (Rio Grande do Norte-Brazil). The points sampled are from open area, rough terrain and with the direct incidence of sunlight. This library was analyzed functionally and based in sequence. For functional analysis Luria-Bertani solid medium (LB) with NaCl concentration varied from 0.17M to 0.85M was used for functional analysis. Positives clones resistant to hypersaline medium were obtained. The recombinant DNAs were extracted and transformed into Escherichia coli strain DH10B and survival curves were obtained for quantification of abiotic stress resistance. The sequences of clones were obtained and submitted to the BLASTX tool. Some clones were found to hypothetical proteins of microorganisms from both Archaea and Bacteria division. One of the clones showed a complete ORF with high similarity to glucose-6-phosphate isomerase which participates in the synthesis of glycerol pathway and serves as a compatible solute to balance the osmotic pressure inside and outside of cells. Subsequently, in order to identify genes encoding osmolytes or enzymes related halotolerance, environmental DNA samples from the river soil, from the water column of the estuary and ocean were collected and pyrosequenced. Sequences of osmolytes and enzymes of different microorganisms were obtained from the UniProt and used as RefSeqs for homology identification (TBLASTN) in metagenomic databases. The sequences were submitted to HMMER for the functional domains identification. Some enzymes were identified: alpha-trehalose-phosphate synthase, L-ectoina synthase (EctC), transaminase L-2 ,4-diaminobutyric acid (EctB), L-2 ,4-diaminobutyric acetyltransferase (EctA), L-threonine 3 dehydrogenase (sorbitol pathway), glycerol-3-phosphate dehydrogenase, inositol 3-phosphate dehydrogenase, chaperones, L-proline, glycine betaine binding ABC transporter, myo-inositol-1-phosphate synthase protein of proline simportadora / PutP sodium-and trehalose-6-phosphate phosphatase These proteins are commonly related to saline environments, however the identification of them in river environment is justified by the high salt concentration in the soil during prolonged dry seasons this river. Regarding the richness of the microbiota the river substrate has an abundance of halobacteria similar to the sea and more than the estuary. These data confirm the existence of a specialized response against salt stress by microorganisms in the environment of the Jundiaí river

Análise metagenômica da microbiota de ambientes aquáticos do estado do Rio Grande do Norte - Brasil

The screening for genes in metagenomic libraries from soil creates opportunities to explore the enormous genetic and metabolic diversity of microorganisms. Rivers are ecosystems with high biological diversity, but few were examined using the metagenomic approach. With this objective, a metagenomic library was constructed from DNA soil samples collected at three different points along the Jundiaí-river (Rio Grande do Norte-Brazil). The points sampled are from open area, rough terrain and with the direct incidence of sunlight. This library was analyzed functionally and based in sequence. For functional analysis Luria-Bertani solid medium (LB) with NaCl concentration varied from 0.17M to 0.85M was used for functional analysis. Positives clones resistant to hypersaline medium were obtained. The recombinant DNAs were extracted and transformed into Escherichia coli strain DH10B and survival curves were obtained for quantification of abiotic stress resistance. The sequences of clones were obtained and submitted to the BLASTX tool. Some clones were found to hypothetical proteins of microorganisms from both Archaea and Bacteria division. One of the clones showed a complete ORF with high similarity to glucose-6-phosphate isomerase which participates in the synthesis of glycerol pathway and serves as a compatible solute to balance the osmotic pressure inside and outside of cells. Subsequently, in order to identify genes encoding osmolytes or enzymes related halotolerance, environmental DNA samples from the river soil, from the water column of the estuary and ocean were collected and pyrosequenced. Sequences of osmolytes and enzymes of different microorganisms were obtained from the UniProt and used as RefSeqs for homology identification (TBLASTN) in metagenomic databases. The sequences were submitted to HMMER for the functional domains identification. Some enzymes were identified: alpha-trehalose-phosphate synthase, L-ectoina synthase (EctC), transaminase L-2 ,4-diaminobutyric acid (EctB), L-2 ,4-diaminobutyric acetyltransferase (EctA), L-threonine 3 dehydrogenase (sorbitol pathway), glycerol-3-phosphate dehydrogenase, inositol 3-phosphate dehydrogenase, chaperones, L-proline, glycine betaine binding ABC transporter, myo-inositol-1-phosphate synthase protein of proline simportadora / PutP sodium-and trehalose-6-phosphate phosphatase These proteins are commonly related to saline environments, however the identification of them in river environment is justified by the high salt concentration in the soil during prolonged dry seasons this river. Regarding the richness of the microbiota the river substrate has an abundance of halobacteria similar to the sea and more than the estuary. These data confirm the existence of a specialized response against salt stress by microorganisms in the environment of the Jundiaí river

Modelo de indução de diarréia osmótica em bezerros holandeses

Com o objetivo de avaliar um protocolo de diarréia osmótica induzida, foram utilizados 18 bezerros hígidos, com idade entre oito e 30 dias de vida, e peso variando de 37 a 50kg. A diarréia e a desidratação foram induzidas por meio da administração de leite integral (16,5mL kg-1), sacarose (4g kg-1), espirolactona e hidroclorotiazida (2mg kg-1), a cada oito horas, durante dois dias. O exame físico e as coletas de sangue para determinações de componentes do hemograma, hemogasometria e de constituintes bioquímicos foram realizados em T0 (0h), T1 (24hi) e T2 (48hi). O protocolo de indução da diarréia obteve 100% de eficiência, produzindo diarréia aquosa e desidratação intensa (13% do peso corpóreo) acompanhadas de azotemia pré-renal, aumento nos valores do hematócrito, hemoglobina e proteína total, hipercalemia, hiperlactemia, hiperfosfatemia, acidose metabólica e diminuição do défict de volume plasmático e da pressão venosa central.

Estudo da estabilidade de melões desidratados obtidos por desidratação osmótica seguida de secagem convencional

O presente trabalho teve por objetivo avaliar a estabilidade de melões desidratados obtidos por desidratação osmótica à pressão atmosférica (760 mmHg) e a vácuo parcial (660 mmHg) seguida de secagem convencional. A estabilidade dos produtos foi avaliada segundo suas características físico-químicas, microbiológicas e sensoriais, durante 180 dias de armazenamento, à temperatura ambiente. Ambos os processos resultaram em boa estabilidade físico-química e microbiológica dos produtos que mostraram boa aceitação durante todo o período de armazenamento.

Estudo das variáveis de processo sobre a cinética de desidratação osmótica de melão

A desidratação osmótica representa uma alternativa tecnológica à redução das perdas pós-colheita de frutos. O presente trabalho visou avaliar a influência da concentração da solução osmótica, da proporção fruto:solução osmótica e da pressão do sistema sobre a cinética de desidratação osmótica de melão. Foram utilizadas soluções de sacarose a 45º, 55º e 65ºBrix a 65ºC, nas proporções fruto:solução osmótica 1:2 e 1:4. Os tratamentos osmóticos foram desenvolvidos sob pressão atmosférica e vácuo, por cinco horas. A utilização de vácuo na desidratação osmótica de melão intensificou os fluxos de transporte de massa no sistema quando comparados aos dos processos sob pressão atmosférica, nas mesmas condições de concentração e proporção fruto:solução osmótica. O tratamento osmótico a vácuo, em que utilizou-se solução de sacarose a 65ºBrix e proporção fruto:solução osmótica 1:4, mostrou-se eficiente por acelerar a perda de água do produto, possibilitando alcançar em um curto período de tempo um alto grau de desidratação com um ganho de sólidos relativamente pequeno, quando comparado aos demais tratamentos estudados. A cinética de desidratação osmótica de melão é influenciada pelas condições de processo, notadamente pela pressão do sistema e concentração da solução osmótica.

Aspectos técnicos da monitorização da pressão intracraniana pelo método subaracnóideo no traumatismo craniencefálico grave

Two hundred and six patients with severe head injury (Glasgow Coma Scale of 8 points or less after nonsurgical resuscitation on admission), managed at Intensive Care Unit-Hospital das Clínicas - Universidade Estadual de Campinas were prospectively analysed. All patients were assessed by CT scan and 72 required neurosurgical intervention. All patients were continuously monitored to evaluate intracranial pressure (ICP) levels by a subarachnoid device (11 with subarachnoid metallic bolts and 195 with subarachnoid polyvinyl catheters). The ICP levels were continuously observed in the bedside pressure monitor display and their end-hour values were recorded in a standard chart. The patients were managed according to a standard protocol guided by the ICP levels. There were no intracranial haemorrhagic complications or hematomas due the monitoring method. Sixty six patients were punctured by lateral C1-C2 technique to assess infectious complications and 2 had positive cerebrospinal fluid samples for Acinetobacter sp. The final results measured at hospital discharge showed 75 deaths (36,40%) and 131 (63,60%) survivors. ICP levels had significantly influenced the final results (p<0,001). The subarachnoid method to continuously assess the ICP levels was considered aplicable, safe, simple, low cost and useful to advise the management of the patients. The ICP record methodology was practical and useful. Despite the current technical advances the subarachnoid method was considered viable to assess the ICP levels in severe head injury.

Desidratação osmótica de abacaxi aplicada à tecnologia de métodos combinados

The aim of this research was to optimize osmotic dehydration of pineapple, according to two criteria: maximize water loss and minimize solid gain. The process was made as an application to Combined Methods Technology, in which three preservation factors were combined: water activity, pH and chemical preservatives, all being applied at low levels, in order to get a product resembling non-processed fruit. The experiment was divided into three treatments, being: non-coated pineapple pieces (A), pieces coated with alginate (B) and coated with low-methoxyl pectin (C). Process involved the following main steps: enzymatic inactivation of fruit pieces; in treatments B and C, incorporation of their respective coatings; and osmotic dehydration, in sucrose syrup containing potassium sorbate and citric acid. Optimum conditions, determined from Response Surface Methodology, were the following: dehydration of fruit pieces coated by alginate, at 42-47° C, in sucrose syrup at 66-69° Brix, for 220 to 270 minutes. Results indicated that both coatings significantly affected the mass transfers of the process, reducing solid incorporation and increasing water loss; therefore, increasing weight loss and performance ratio (water loss: solid incorporation) took place. Water activity was not significantly affected by the coatings. The product obtained under optimum conditions was submitted to sensorial evaluation, and presented a good general acceptance. Moulds and yeasts countings indicated good microbiological stability of the product for at least 60 days at 30ºC.