Transferência de oxigénio em dispersões aquoso-orgânico

O presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da unidade curricular de Trabalho Final de Mestrado, integrante do Mestrado em Tecnologia Química do Instituto Politécnico de Tomar. Foi realizado nos laboratórios do Instituto Superior Técnico de Lisboa entre Fevereiro e Julho de 2013, na modalidade de estágio. O trabalho consistiu na determinação experimental do coeficiente volumétrico de transferência de massa do lado do líquido (kLa) em sistemas gás-líquido-líquido num tanque agitado, e visou avaliar o efeito da adição de uma fase orgânica e de um agente de superfície sobre o coeficiente de transferência de massa de oxigénio. Numa primeira etapa, de adaptação às práticas experimentais baseadas no método dinâmico de “salto de pressão”, procedeu-se à determinação do kLa num sistema tradicional gás-líquido (ar-água). Numa segunda etapa, e que consistiu numa evolução de trabalhos anteriores neste campo, avaliou-se o efeito da presença de uma fase orgânica,. Os ensaios foram realizados sob condições operacionais constantes: volume de fase líquida 9,8 L, caudal de gás de 5,2 L/min, velocidade de agitação de cerca de 400 rpm, e holdup da fase orgânica (ϕ) de 1 %. Numa terceira etapa, numa abordagem ainda nunca tentada, estudou-se o efeito da presença de um agente de superfície no sistema gás-líquido-líquido. Nos ensaios a concentração do agente de superfície Triton X-100 no tanque foi de cerca de 5,4x10-4 M. Verificou-se que a adição de uma mistura dodecano-heptano a uma dispersão ar-água nas condições testadas aumenta a transferência de oxigénio na gama de fração de heptano entre os 0 % e os 90 % e diminui para uma fração superior aos 90 % de heptano. Na gama em que a fase orgânica é rica em heptano a adição do Triton X-100 faz aumentar o kLa enquanto que para frações de heptano inferiores a 90%provoca a sua diminuição. As observações experimentais reforçam a importância do coeficiente de espalhamento nos sistemas gás-líquido-líquido

Transferência de oxigênio em reatores de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos em meios bifásico e trifásico com variação da relação entre diâmetros

A eficiência do reator de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos depende das condições hidrodinâmicas que influem na transferência de oxigênio ao biofilme. Este trabalho investigou a influência da relação entre diâmetros dos tubos e da concentração de meio suporte (areia), sobre o coeficiente global de transferência de oxigênio (K La). Os ensaios - em reatores de 2,6 m de altura, com diâmetro externo de 250 mm e internos de 100, 125, 150 e 200 mm - empregaram vazões de ar até 2.500 L.h-1 e concentrações de até 150 g.L-1 de areia. O K La aumentou ligeiramente com 30 g.L-1 e diminuiu para concentrações maiores, confirmando relatos da literatura em condições semelhantes. Um modelo para K La em meio bifásico foi ajustado para as diversas relações ensaiadas entre a área externa e a interna, postulando-se uma redução na razão entre a transferência na fase líquida e o diâmetro da bolha com o aumento da vazão de ar.

Contributo para o estudo de tratamento de gorduras em ETAR urbanas

A quantidade de gorduras presente nas águas residuais urbanas tem vindo a aumentar significativamente nos últimos anos devido ao crescimento urbano e ao desenvolvimento industrial, podendo representar cerca de 30 a 40% da carência química de oxigénio total afluente às estações de tratamento de águas residuais (ETAR). A remoção das gorduras a montante do tratamento biológico é fundamental para o seu bom funcionamento uma vez que a sua presença é responsável por potenciar vários problemas, incluindo a diminuição da transferência de oxigénio com a consequente redução da eficiência do tratamento. No entanto, as eficiências de remoção dos desengorduradores são reduzidas, normalmente inferiores a 20%, o que faz com que esta etapa deva ser otimizada. Apesar da deposição em aterro de resíduos sólidos urbanos das gorduras geradas na ETAR constituir uma prática comum, não constitui uma solução ambiental a preconizar, sendo expectável a sua interdição a prazo devendo, consequentemente, procurar-se outras soluções para a sua eliminação. Sendo as gorduras constituídas principalmente por água e matéria orgânica, os tratamentos mais comummente utilizados baseiam-se essencialmente nestas suas características, tendo vindo a ser desenvolvidos vários processos de tratamento biológico de gorduras, quer por via aeróbia, quer por via anaeróbia. Estes processos, que se localizam preferencialmente nas próprias ETAR, permitem tratar as gorduras com o objetivo de introduzir os subprodutos gerados (efluente tratado e lamas) novamente na linha de tratamento. A realização de um inquérito a várias ETAR em Portugal, permitiu constatar que acima de 2000 h.e. a maioria das instalações inclui uma operação de remoção de gorduras através de órgãos equipados com pontes raspadoras, que a deposição em aterro continua a ser o destino final mais utilizado e que a co-digestão em ETAR que incluam a estabilização biológica de lamas na linha de tratamento, é uma solução comummente adotada.

Arejamento colateral de águas residuais em sistemas de elevação por parafusos de Arquimedes

O parafuso de Arquimedes, tem como principal função bombear grandes volumes de massas fluídas, nomeadamente águas residuais, quando os desníveis a vencer não são muito elevados. A presente dissertação, tem como objetivo apresentar um estudo exploratório relacionado com este equipamento: desenvolvimento de uma ferramenta analítica (modelo em forma de função matemática) que permita estimar o valor do arejamento associado à elevação de águas residuais, bem como interpretar de uma forma qualitativa a relação entre esse valor e as variáveis de que depende. O estudo foi elaborado tendo, como base teórica, o conhecimento do estado da arte da investigação anterior disponível, relativamente ao fenómeno de transferência de massa gás-liquido. Porém, genericamente, atendendo às imperfeições de muitos modelos teóricos, quando comparados com os resultados práticos, e dado não existirem, ainda, modelos conhecidos sobre as especificidades do caso em estudo, foi objetivo da dissertação utilizar medições in situ em três ETAR (Estação de Tratamento de Águas Residuais), localizadas na área metropolitana de Lisboa, para obter resultados práticos imediatos. Depois de recolhidos os dados de campo, procedeu-se à realização de testes estatísticos, conducentes à obtenção de uma equação de previsão do arejamento fornecido, em função das variáveis independentes que caracterizam a instalação de elevação, podendo, assim, ser a mesma utilizada para estimativas aproximadas em conceção de um sistema de elevação do tipo em estudo. A análise de sensibilidade ajudou a criar massa crítica sobre a forma como os resultados podem ser influenciados pela variação das variáveis independentes. Na fase final desta dissertação, após a análise de resultados e a obtenção da função da estimativa do arejamento, apresentam-se as conclusões explicativas finais, bem como as sugestões consideradas pertinentes acerca de investigações futuras que poderão pormenorizar o estudo agora apresentado, particularmente relativamente a um maior número de dados de tipologias mais diferenciadas.

Estudo da estabilidade do plasmídeo e da expressão de jaburetox-2Ec em Escherichia coli BL 21 utilizando lactose como indutor

A seqüência de nucleotídeos codificante do peptídeo derivado da hidrólise da canatoxina (jaburetox-2Ec), foi clonada e expressa nos sistema pET101/E. coli BL 21. Neste trabalho, estudamos a estabilidade dos plasmídeos da série pET contendo a seqüência codificante do jaburetox-2Ec no sistema de expressão E. coli BL 21 (Mulinari, 2004), e as condições para aumentar produção do peptídeo recombinante, avaliando a velocidade de transferência de oxigênio, o controle do pH, e a utilização da lactose como indutor em substituição ao IPTG. O cultivo da bactéria recombinante em incubadora orbital contendo 10 g/l de lactose como indutor produziu 1,26 μg de jaburetox-2Ec/mg de proteína total após oito horas de cultivo. A estabilidade do plasmídeo e a expressão do peptídeo recombinante foram estudadas em biorreatores. A expressão do jaburetox-2Ec foi fortemente afetada pelo pH da cultura, com a diminuição de mais de 50 % da concentração desse peptídeo quando ocorre acidificação do meio de cultura. Da mesma forma, o aumento da aeração e agitação tem efeito negativo sobre a produção do peptídeo, diminuindo em sete vezes a produção do jaburetox-2Ec Apesar do aumento da biomassa devido ao cultivo da E. coli recombinante em meio mínimo, contendo como fonte de carbono a glicose, isto não representou aumento da concentração do peptídeo recombinante. Contudo, sob a melhor condição de cultivo em biorreator estudada (pH controlado e menor transferência de oxigênio), obteve-se uma produção de 7,14 μg de jaburetox-2Ec/mg de proteína total, representando em torno de 2 % da proteína total da célula. Em todas as bateladas, após atingir a máxima expressão do peptídeo, essa concentração diminui provavelmente devido à atividade das proteases da célula causando a degradação do peptídeo recombinante. A carga metabólica imposta à célula devido à expressão do jaburetox-2Ec, é uma das possíveis causas da instabilidade do plasmídeo observada em todas as bateladas.

Comparação das respostas fisiológicas entre diferentes testes funcionais em obesos

obesity affects rightly functional capacity diminishing the cardiovascular system efficiency and oxygen uptake (VO2). Field tests, such as, Incremental Shuttle Walking Test (ISWT) and Six Minute Walk Test (6MWT) has been employed as alternative of Cardiopulmonary Exercise Test (CPX), to functional assessing for conditions which transport of oxygen to peripheral is diminished. Nevertheless, the knowing about metabolic variables response in real time and it comparing among different maximal and submaximal tests in obese is absent. Aim: to compare cardiopulmonary, metabolic response during CPX, ISWT and 6MWT and to analyse it influence of adiposity markers in obese. Material e Method: crosssectional, prospective study. Obese included if: (BMI>30Kg/m2; FVC>80%), were assessed as clinical, anthropometric (BMI, body adiposity index-BAI, waist-WC, hip- HC and neck-NC circumferences) and spirometry (forced vital capacity-FVC, Forced expiratory volume-1°second-FEV1, maximal voluntary ventilation-MVV) variables. Obese performed the sequence of tests: CPX, ISWT and 6MWT. Throughout tests was assessed breath-by-breath by telemetry system (Cortex-Biophysik-Metamax3B) variables; oxygen uptake on peak of activity (VO2peak); carbon dioxide production (VCO2); Volume Expiratory (VE); ventilatory equivalents for VO2 (VE/VO2) and CO2 (VE/VCO2); respiratory exchange rate (RER) and perceived effort-Borg6-20). Results: 15 obese (10women) 39.4+10.1years, normal spirometry (%CVF=93.7+9.7) finished all test. They have BMI (43.5+6.6kg/m2) and different as %adiposity (BAI=50.0+10.5% and 48.8+16.9% respectively women and men). Difference of VO2ml/kg/min and %VO2 were finding between CPX (18.6+4.0) and 6MWT (13.2+2.5) but not between ISWT (15.4+2.9). Agreement was found for ISWT and CPX on VO2Peak (3.2ml/kg/min; 95%; IC-3.0 9.4) and %VO2 (16.4%). VCO2(l/min) confirms similarity in production for CPX (2.3+1.0) and ISWT (1.7+0.7) and difference for 6MWT (1.4+0.6). WC explains more the response of CPX and ISWT than other adiposity markers. Adiposity diminishes 3.2% duration of CPX. Conclusion: ISWT promotes similar metabolic and cardiovascular response than CPX in obese. It suggesting that ISWT could be useful and reliable to assess oxygen uptake and functional capacity in obese

Efeito da redução do diâmetro interno sobre o desempenho de um reator aeróbio de leito fluidizado no tratamento de esgoto sanitário

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Influência da relação entre diâmetros no comportamento hidrodinâmico de reatores aeróbios de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Utilização de reator aeróbio de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos no tratamento de águas residuarias da produção intensiva de tilapia com recirculação da água tratada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Optimization of lipase production from yeasts strains isolated from olive mil wastewater

Dissertação submetida à Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências para a obtenção do Grau de Mestre em Microbiologia Aplicada.

Respiração e produção de etanol e de etileno em mangas armazenadas sob diferentes concentrações de dióxido de carbono e oxigênio

O objetivo deste trabalho foi avaliar a respiração e produção de etanol e etileno em mangas armazenadas sob reduzidas concentrações de oxigênio (O2) e elevadas concentrações de dióxido de carbono (CO2). Mangas pré-climatéricas das cultivares Kent e Tommy Atkins foram armazenadas, sob fluxo contínuo, por 14 ou 21 dias, a 12°C em três concentrações de O2: 3%, 5% ou 21% em mistura com concentrações de 5%, 15%, 25%, 35%, 45%, 50% ou 70% de CO2. O tratamento-testemunha constou de armazenagem em ar sob fluxo contínuo. Após o período em atmosfera controlada (AC), as mangas foram transferidas e mantidas por 5 dias em ar a 20°C. Mangas sob concentrações de 50% e 70% de CO2 produziram mais etanol que nas demais concentrações de CO2. A redução para 3% de O2 na atmosfera de armazenagem aparentemente não teve efeito adicional ao CO2 na produção de etanol. A atividade respiratória de mangas em AC com CO2 acima de 45% foi muito mais intensa do que a respiração sob as concentrações de CO2 mais baixas; a produção de etileno, no entanto, esteve suprimida, e, mesmo após a transferência para ar, não se recuperou, permanecendo inferior aos demais tratamentos. A queda na atividade respiratória das mangas armazenadas a 50% e 70% de CO2, quando foram transferidas para ar a 20°C indica que as elevadas concentrações de CO2 causaram dano irreparável aos tecidos.

Investigação do mecanismo cinético da reação de redução de oxigênio em solventes não aquosos

O aumento no consumo energético e a crescente preocupação ambiental frente à emissão de gases poluentes criam um apelo mundial favorável para pesquisas de novas tecnologias não poluentes de fontes de energia. Baterias recarregáveis de lítio-ar em solventes não aquosos possuem uma alta densidade de energia teórica (5200 Wh kg-1), o que as tornam promissoras para aplicação em dispositivos estacionários e em veículos elétricos. Entretanto, muitos problemas relacionados ao cátodo necessitam ser contornados para permitir a aplicação desta tecnologia, por exemplo, a baixa reversibilidade das reações, baixa potência e instabilidades dos materiais empregados nos eletrodos e dos solventes eletrolíticos. Assim, neste trabalho um modelo cinético foi empregado para os dados experimentais de espectroscopia de impedância eletroquímica, para a obtenção das constantes cinéticas das etapas elementares do mecanismo da reação de redução de oxigênio (RRO), o que permitiu investigar a influência de parâmetros como o tipo e tamanho de partícula do eletrocatalisador, o papel do solvente utilizado na RRO e compreender melhor as reações ocorridas no cátodo dessa bateria. A investigação inicial se deu com a utilização de sistemas menos complexos como uma folha de platina ou eletrodo de carbono vítreo como eletrodos de trabalho em 1,2-dimetoxietano (DME)/perclorato de lítio (LiClO4). A seguir, sistemas complexos com a presença de nanopartículas de carbono favoreceu o processo de adsorção das moléculas de oxigênio e aumentou ligeiramente (uma ordem de magnitude) a etapa de formação de superóxido de lítio (etapa determinante de reação) quando comparada com os eletrodos de platina e carbono vítreo, atribuída à presença dos grupos laterais mediando à transferência eletrônica para as moléculas de oxigênio. No entanto, foi observada uma rápida passivação da superfície eletrocatalítica através da formação de filmes finos de Li2O2 e Li2CO3 aumentando o sobrepotencial da bateria durante a carga (diferença de potencial entre a carga e descarga > 1 V). Adicionalmente, a incorporação das nanopartículas de platina (Ptnp), ao invés da folha de platina, resultou no aumento da constante cinética da etapa determinante da reação em duas ordens de magnitude, o qual pode ser atribuído a uma mudança das propriedades eletrônicas na banda d metálica em função do tamanho nanométrico das partículas, e estas modificações contribuíram para uma melhor eficiência energética quando comparado ao sistema sem a presença de eletrocatalisador. Entretanto, as Ptnp se mostraram não específicas para a RRO, catalisando as reações de degradação do solvente eletrolítico e diminuindo rapidamente a eficiência energética do dispositivo prático, devido ao acúmulo de material no eletrodo. O emprego de líquido iônico como solvente eletrolítico, ao invés de DME, promoveu uma maior estabilização do intermediário superóxido formado na primeira etapa de transferência eletrônica, devido à interação com os cátions do líquido iônico em solução, o qual resultou em um valor de constante cinética da formação do superóxido de três ordens de magnitude maior que o obtido com o mesmo eletrodo de carbono vítreo em DME, além de diminuir as reações de degradação do solvente. Estes fatores podem contribuir para uma maior potência e ciclabilidade da bateria de lítio-ar operando com líquidos iônicos.

Espécies reativas de oxigênio e de nitrogênio, antioxidantes e marcadores de dano oxidativo em sangue humano: principais métodos analíticos para sua determinação

We review here the chemistry of reactive oxygen and nitrogen species, their biological sources and targets; particularly, biomolecules implicated in the redox balance of the human blood, and appraise the analytical methods available for their detection and quantification. Those biomolecules are represented by the enzymatic antioxidant defense machinery, whereas coadjutant reducing protection is provided by several low molecular weight molecules. Biomolecules can be injured by RONS yielding a large repertoire of oxidized products, some of which can be taken as biomarkers of oxidative damage. Their reliable determination is of utmost interest for their potentiality in diagnosis, prevention and treatment of maladies.

Princípios fundamentais e modelos de transferência de energia inter e intramolecular

This work outlines the historic development of the concept and main theories of energy transfer, as well as the principal experiments carried out to confirm or refute the proposed theories. Energy transfer in coordination compounds is also discussed with a focus on rare earth systems.

Transferência de massa e secagem em leitos vibrofluidizados: uma revisão

Development of processing technology and equipments requires new methods and better quality of the processed product. In the continuous drying process, utilization of equipments that promotes an increment in the transfer coefficients becomes of the major interest. The use of vibrational energy has been recommended to the dispersed materials. Such method is based on the use of vibrational energy applied to disperse media. Thus, a literature review on the mass transfer and drying in vibro-fluidized beds was carried out, showing experimental results and mathematical modeling.