NLP-CISUC/PROPOR_FOS_Classification huggingface dataset:
Imobilização covalente de tripsina em membranas de nanofibras poliméricas obtidas por electrofiação

Palavras-chave: tripsina,imobilização,membranas de nanofibras,electrofiação,trypsin,immobilization,nanofiber mats,electrospinning

Anualmente, são produzidas em Portugal entre 500 000 a 560 000 toneladas de soro de leite como subproduto da indústria dos lacticínios. Este resíduo é muito rico em proteínas e a sua valorização torna-se vantajosa a nível económico e ambiental. Da hidrólise destas proteínas originam-se peptídeos bioactivos com características muito proveitosas quando aplicados em cosméticos ou fármacos. Neste trabalho, pretendeu-se contribuir para a criação de um sistema integrado de biocatálise e separação para hidrolisar as proteínas de soro de leite e, ao mesmo tempo, manter a enzima separada dos produtos de reacção. Para o efeito, imobilizou-se a enzima tripsina em membranas de nanofibras constituídas por poli(tereftalato de etileno) e poli(ácido láctico) (PET/PLA), tendo sido testadas três metodologias de imobilização covalente: i) imobilização por ligação covalente (activação do suporte com uma carbodiimida), ii) imobilização por adsorção e reticulação (via glutaraldeído) e iii) imobilização por ligação covalente de agregados de tripsina reticulada com glutaraldeído a membranas modificadas com um braço extensor de hexametilenodiamina. Os melhores resultados de actividade enzimática imobilizada foram alcançados com o último método, tendo sido este o escolhido para os estudos subsequentes. A actividade da tripsina imobilizada foi estudada a diferentes valores de temperatura, pH e velocidade de fluxo. Foi ainda avaliada a estabilidade ao armazenamento em água destilada para três temperaturas (temperatura ambiente, 4 °C e –20 °C), assim como a estabilidade operacional. Ao fim de um mês de armazenamento a 4 °C e em água destilada, o sistema biocatalítico não apresentou perda de actividade enzimática nem perda de enzima. Verificou-se também que, ao fim de 11 utilizações sucessivas, restava 80% da actividade enzimática inicial, não ocorrendo libertação da enzima. Os resultados obtidos indicam que o método de imobilização seleccionado permite a preparação de um sistema estável e reutilizável. O suporte de imobilização utilizado, membranas de nanofibras de PET/PLA obtidas por electrofiação, foi caracterizado a nível de molhabilidade da superfície, absorção de água, composição química, morfologia da superfície e estabilidade térmica, por comparação com uma membrana de PET obtida pela mesma técnica. A caracterização mostrou que a utilização de PLA nas membranas aumentou a capacidade de absorção de água. O estudo por espectroscopia de infravermelho e calorimetria indicou não existir interacção significativa entre as moléculas de PET e PLA. As membranas preparadas continham nanofibras com algumas centenas de nanómetros de diâmetro, predominantemente alinhadas segundo uma direcção.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de metodologias de avaliação da estabilidade de matéria orgânica

Palavras-chave: Estabilidade biológica,resíduo de figo,bagaço de azeitona,oxidação química,Fenton,Biological stability,Fig residue,Olive mill waste,Chemical oxidation,Fenton

Este trabalho teve como objetivo principal a avaliação de metodologias de análise da estabilidade de matéria orgânica em resíduos sólidos. Os materiais em estudo foram resíduo de figo (RF), antes e após digestão anaeróbia, e resíduo de bagaço de azeitona (BA), antes e após processo de oxidação química de Fenton, sendo testadas e avaliadas diferentes condições de tratamento. Estes materiais foram caraterizados em relação a diversas propriedades e avaliação da estabilidade foi efetuada antes e depois dos resíduos serem submetidos aos processos de estabilização. Os métodos avaliados para medir a estabilidade foram a respirométria com base no consumo de oxigénio, respirometria com base na libertação de dióxido de carbono e espetroscopia FTIR. Através dos métodos respirométricos com base no consumo de oxigénio verificou-se que o BA e as lamas de digestão anaeróbia (LDA) eram mais estáveis do que o RF. A respirometria com base na libertação de dióxido de carbono conduziu a resultados concordantes em termos de tendências de estabilização relativas. A respirometria de CO2 dos resíduos provenientes do processo de estabilização de Fenton mostrou menor estabilidade face ao resíduo inicial, devido ao provável aumento de biodisponibilidade de material inicialmente não acessível. A espetroscopia de FTIR confirmou alguns resultados obtidos com os testes respirométricos de consumo de oxigénio e de libertação de dióxido de carbono, sobretudo na maior estabilidade das LDA. Para a maioria das amostras provenientes do processo Fenton não houve aumento dos compostos aromáticos, que se correlacionariam com a maior estabilidade dos materiais. Estes resultados são concordantes com os testes respirométricos de produção de dióxido de carbono. Para medir o grau de maturação, os materiais foram avaliados em termos de fitotoxicidade, tendo-se verificado que o RF é muito fitotóxico e as LDA são moderadamente fitotóxicas tal como o BA. A maioria dos resíduos provenientes do processo Fenton conduziram a índices de germinação mais baixos do que o material inicial (BA). Globalmente, o tratamento de Fenton aplicado não revelou melhores resultados em termos de estabilização e fitotoxicidade, levando a admitir que será conveniente aplicar um processo de estabilização adicional. No entanto, as metodologias usadas para avaliar o grau de estabilidade e maturidade são adequadas, e devem ser usadas de forma complementar para se obter respostas mais fiáveis.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Análise da eficiência de um processo de digestão anaeróbia de lamas de ETAR municipal do Choupal

Palavras-chave: Digestão anaeróbia,Análise de eficiência,lamas de ETAR,biogás,performance do processo,Anaerobic digestion,wastewater sludge,biogas,process performance

O presente estudo tem como principal objetivo analisar a eficiência do processo de digestão anaeróbia (AD) da ETAR municipal do Choupal, em Coimbra. Inicialmente, procedeu-se à caracterização físico-química e biológica das lamas, em relação às quais foram determinados diversos parâmetros, nomeadamente os sólidos totais, sólidos voláteis, pH, carência química de oxigénio, carbono orgânico total e fitotoxicidade. Neste âmbito, foram ainda avaliados compostos que podem causar instabilidade na metanogénese, designadamente o NH4 +, NH3, NO3 -, VFA e TA, bem como parâmetros de controlo como a temperatura, OLR e tempo de residência. De um modo geral, a caracterização físico-química às lamas conduziu a valores próximos dos reportados na literatura. Contudo, os testes de GI mostraram que as lamas antes e durante a AD apresentam elevada fitotoxicidade, contrariamente às lamas estabilizadas. A razão VFA/TA indicia valores próximos da instabilidade, pelo facto da alcalinidade ser mais baixa do que o recomendável. Globalmente, o digestor primário contribui em 70±8,3% na conversão de sólidos voláteis e o secundário com apenas 8±4%. O biogás produzido no período de Outubro de 2014 a Maio de 2015 contém em média cerca de 64,9±0,7% de CH4 e 971±100 ppm de H2S, que são valores típicos em ETAR municipal. Contudo, como é excedido o limite em H2S para aproveitamento energético, é utilizado um método limpeza, o qual evidenciou uma eficiência reduzida (6%). O rendimento de biogás foi 0,28 Nm3/kg VS. O aproveitamento do biogás na ETAR permitiu produzir até 37% de energia elétrica total consumida, mas em períodos de maior instabilidade a produção foi de apenas 20%. A análise da evolução do processo de AD sugere uma redução na composição em CH4 e um aumento em H2S nos últimos 3 anos, sendo que em relação à operação com os dois digestores em série não se observaram diferenças. Em suma, o estudo desenvolvido permite concluir que é importante estabelecer um maior controlo sobre os principais parâmetros do processo (temperatura, OLR e SRT) de modo a ter uma produção estável de biogás. No regime atual de operação, era importante aumentar a temperatura no digestor primário, e deixar de aquecer o digestor secundário que está a operar como um sedimentador. O atual de operação não tem permitido um aumento da produção de biogás, sendo importante proceder a alterações de regime operatório (e.g. recirculação da biomassa, regime TPAD ou regime de duas fases) para melhorar o desempenho da AD.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Aplicação de nanoceluloses no tratamento de superfície de papéis de impressão e escrita

Palavras-chave: Revestimento de Papel,Nanocelulose,Pigmentos,Impressão,Propriedades do papel;Paper coating,Nanocellulose,Pigments,Printing,Paper properties

Ao longo dos últimos anos, as exigências em torno dos produtos provenientes da indústria do papel têm vindo a aumentar de forma exponencial. Os papéis de impressão e escrita, apesar dos avanços tecnológicos, nunca deixaram de ser largamente utilizados como suporte de dados e imagem tanto ao nível doméstico como empresarial. A necessidade de encontrar fatores de diferenciação que cativem os clientes leva a uma constante procura por alternativas. O objetivo deste trabalho é o de aplicar diferentes formulações celulósicas na superfície de papéis de impressão e escrita sem qualquer tratamento prévio, com vista a avaliar o seu potencial para a melhoria das propriedades de impressão, bem como propriedades mecânicas e óticas. Neste trabalho foram aplicadas formulações previamente estudadas e preparadas, contendo principalmente nano e microfibrilas de celulose e amido. A aplicação de nanofibrilas de celulose foram o foco deste trabalho, sendo utilizadas duas formulações que diferem apenas no grau de oxidação na sua produção. Foram efetuados ensaios de caracterização aos papéis revestidos como: ensaios de resistência mecânica, penetração de água, propriedades óticas e de qualidade de impressão. Nos ensaios de resistência mecânica não foi possível tirar conclusões devido à elevada quantidade de água presente nas formulações de nanofibrilas de celulose (cerca de 99 % (w/w)). A resistência ao ar, também avaliada, como seria de esperar aumenta com uma maior quantidade de formulação aplicada devido ao consequente maior empacotamento na superfície do papel. Nas propriedades óticas não se obtiveram resultados muito diferentes derivados dos revestimentos. Os ensaios de penetração revelaram hidrofílicidade da nanocelulose, a qual conferiu uma maior velocidade de absorção de água. Os resultados considerados mais positivos para a qualidade de impressão foram obtidos para as nanofibrilas mais oxidadas, aplicadas sob a forma de dupla camada. Considerando como referência o papel base sem qualquer revestimento, foram calculados o fator delta (Δ) da área Gamut e densidade ótica relativa, tendo-se obtido um Δ área Gamut = 1092 e a densidade ótica relativa de 1.12.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento de copolímeros de bloco para revestimentos de alto desempenho

Palavras-chave: Tintas de base aquosa,Copolimeros,Dióxido de titânio,Brilho,Revestimento,Water borne paints,Copolymers,Titanium dioxide,Brightness,Coating

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de copolímeros de bloco como dispersantes poliméricos, com o intuito de dispersar partículas de TiO2 na formulação de tintas de base aquosa. Os copolímeros de bloco foram sintetizados por técnicas de RDRP mais precisamente ATRP, visto ser uma técnica eficiente na polimerização de copolímeros de bloco, em que se consegue que estes sejam sintetizados de forma controlada. Os copolímeros de bloco sintetizados foram o PAA-b-PDMAEMA e PAA-b-P4VP, sendo que estes segmentos foram os escolhidos, uma vez que o PAA está muito bem documentado na literatura como um bom estabilizador electroestático, e os segmentos PDMAEMA e P4VP já foram alvo de estudo como segmentos de outros copolímeros de bloco para aplicação de dispersantes de partículas de TiO2. No entanto o importante é conseguir garantir uma estabilização eficaz das partículas, o que faz com que seja necessário ter um segmento que provoque interações electroestáticas (PAA) e um bloco que seja capaz de conseguir ancorar à superfície das partículas de TiO2 revestida com alumina, que é o caso do PDMAEMA ou P4VP. Após a síntese dos copolímeros de bloco, estes foram introduzidos numa suspensão aquosa com partículas de TiO2, onde foram avaliados através de diferentes técnicas como DLS, Potencial Zeta e Reologia. A avaliação de alguns copolímeros numa formulação de tintas de base aquosa foi também realizada. Da apreciação dos resultados obtidos nas diferentes técnicas, conclui-se que o copolímero que apresentou piores resultados em DLS, Potencial zeta e reologia foi a amostra PAA67-b-P4VP21, e as amostras que apresentaram resultados mais promissores foram o PAA23-b-P4VP40 e o PAA80-b-P4VP76. Os copolímeros com os segmentos de PAA-b-PDMAEMA foram testados na formulação de tintas. Embora apresentassem bons resultados em DLS, Potencial Zeta e reologia, quando testados no filme de tinta apenas dois conseguiram passar a fase preliminar de testes. Os copolímeros que passaram à fase seguinte, PAA80-b-PDMAEMA33, PAA24-bPDMAEMA11, apresentaram bons resultados no que diz respeito a parâmetros CIELab, brilho e razão de contraste quando comparados com o dispersante disponível comercialmente (Additol VXW 6200). No entanto, quando foram efetuados testes de estabilidade pela Resiquímica, estes demonstraram problemas respeitante à viscosidade, chegando mesmo uma das amostras (PAA24-b-PDMAEMA11) a gelificar. O desempenho dos copolímeros sintetizados, PAA23-bP4VP40 e PAA80-b-P4VP76 , nos testes feitos foi considerado promissor, sendo que, numa fase posterior, é pertinente avaliar os benefícios da adição destes numa formulação de tinta.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Funcionalização de celulose e sílica através de modificação química de superfície

Palavras-chave: Funcionalização,Celulose,Silica,Excerto,Superfície,Functionalization,Cellulose,Silica,Grafting,Surface

Este estudo tem como objetivo a modificação de superfície de celulose e sílica hidrofílicas no sentido da introdução de novas funcionalidades pelo método de grafting. O processo compreende três etapas distintas: ativação, formação de iniciadores na superfície e polimerização da superfície do material. A etapa inicial de ativação é realizada pela reação entre o material a modificar e TDI, sendo que um dos grupos NCO do TDI se liga à estrutura da celulose ou da sílica e o outro permanece livre. A análise dos espetros de FTIR para ambos os materiais mostra a banda do NCO livre aos cerca de 2260 - 2270 cm-1, o que indica que a ativação da superfície foi alcançada com sucesso. No entanto, para a celulose foi preciso recorrer a um maior número de técnicas de caracterização de superfície para comprovar o sucesso da etapa. A medição do valor de ângulo de contato mostra que a superfície se torna mais hidrofóbica após a primeira etapa e a análise por TGA também indica diferenças na celulose que reage com TDI. A segunda fase do estudo consiste em induzir processos de polimerização na superfície do material ativado fazendo-o funcionar como um macroiniciador. Esta etapa é realizada pela reação do material ativado com hidroperóxido de tetra butilo (TBHP). Para a sílica, a banda correspondente à ligação carbamato que se forma é visível no espetro de FTIR aos 1732 cm-1. O mesmo não acontece no caso da celulose, em que a banda correspondente ao NCO livre diminui mas não se visualiza a banda da ligação carbamato. A segunda etapa do processo foi ainda executada fazendo reagir a amina 1,6-diaminohexano (HMDA) com o material ativado o que origina uma ligação ureia. Esta ligação é visível no espetro de FTIR para a sílica por volta dos 1680 cm-1, no entanto para a celulose a banda também não é percetível. Após a segunda etapa utilizando a sílica como macroiniciador fez-se a polimerização usando dois monómeros diferentes: acrilato de metilo e NIPAM. A polimerização da superfície da celulose foi realizada usando apenas o monómero acrilato de metilo. Por FTIR obtêm-se evidências de que ocorreu polimerização na superfície de ambos os materiais. Os objetivos deste estudo foram conseguidos, contribuindo para o desenvolvimento de técnicas de modificação química de superfície e para se puder substituir materiais de origem fóssil por materiais menos prejudiciais ao ambiente.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Desenvolvimento e caracterização de sistemas inteligentes para de libertação controlada: complexos 1polímero-lipossoma (CPL)

Palavras-chave: Lecitina de soja,CHO-PAA,sensivél ao pH,CPLs,Sistema de libertação controlada,soy-bean lecithin,CHO-PAA,pH-sensitive,PLCs,drug delivery system.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e caracterização de sistemas inteligentes para libertação controlada, baseados em complexos polímero-lipossoma (CPLs). O polímero hidrófilo selecionado foi o poli(ácido acrílico) (PAA) e a sua incorporação nos lipossomas foi obtida por modificação do mesmo com colesterol (CHO), que possui uma grande afinidade com as bicamadas lipídicas presentes. A síntese de CHO-PAA foi realizada por hidrólise do poli(acrilato de terc-butilo) (PtBA), com um peso molecular reduzido e uma baixa dispersividade, mediante a técnica de polimerização radicalar por transferência de cadeia (ATRP). O iniciador utilizado nas polimerizações foi o cholesteril-2-bromoisobutirato (CHO-Br), obtido através da esterificação do CHO com o Brometo de 2-bromoisobutirilo (2-BiB). Os polímeros selecionados foram incorporados nos lipossomas (LIP), de lecitina e estearilamina (LIP/ST), em momentos distintos e em diferentes razões polímero/fosfolípido (5, 10 e 20 %). Os CPLs formulados foram caracterizados em termos de diâmetro, polidispersividade, potencial zeta, perfil de libertação a 37 °C e pH 7, e eficiência de encapsulação. Os resultados obtidos demostraram que a incorporação de 10% de polímero contribui positivamente para a sua estabilização. Os CPLs com 10% de CHOPAA foram ainda reticulados (CPL/R) e avaliados através dos mesmos parâmetros, mostrando-se ainda mais estáveis. A encapsulação dos mesmos foi estudada de diferentes formas e depois de uma seleção criteriosa os CPLs finais foramainda estudados quanto à capacidade de libertação em diferentes meios de pH (2-12), viabilidade celular em células de leucemia humana aguda monocítica, e conservação. Os resultados revelaram que os CPLs e CPL/Rs possuem uma capacidade significativa de libertação em pH ácidos e básicos, não são tóxicos até uma concentração de 10 μM, e a melhor forma de conservação envolve a liofilização dos mesmos com a presença de uma molécula protetora durante o armazenamento. Os aspetos inovadores deste trabalho em relação ao que se pode encontrar na literatura residem no tipo de fosfolípido empregado, no iniciador, na forma de um dos catalisadores utilizados na síntese dos polímeros, e no método de reticulação do CHOPAA.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Caracterização da superfície de scaffolds para aplicação em engenharia de tecidos

Palavras-chave: Engenharia de tecidos,Scaffolds,Caracterização,Superfície,Alginato,Carboximetilcelulose,Cromatografia gasosa de fase inversa,Tissue engineering,Scaffolds,Characterization,Surface,Chitosan,Pectin,Alginate,Carboxymethylcellulose,Inverse gas chromatography

A engenharia de tecidos tem adotado diferentes estratégias que permitem a regeneração e o normal funcionamento de órgãos ou de tecidos. Uma das suas mais recentes estratégias consiste no desenvolvimento de estruturas tridimensionais, conhecidas por scaffolds, que suportam de forma temporária a adesão de células, permitindo a sua proliferação, diferenciação e produção de matriz extracelular, que conduzirá à formação do novo tecido. Este trabalho teve como principal objetivo a caracterização da superfície de scaffolds para aplicação em engenharia de tecidos, através de cromatografia gasosa de fase inversa (IGC), que permitiu obter diversos parâmetros não alcançados por outras técnicas. O interesse neste estudo advém das múltiplas interações que ocorrem entre o ambiente biológico e a superfície dos scaffolds quando implantados in vivo. Posto isto, foram preparados três scaffolds diferentes em forma de esponja, por complexação polieletrolítica entre o quitosano e outros polímeros naturais, nomeadamente, a pectina, o alginato e a carboximetilcelulose. A partir da análise de IGC foi determinado o valor da componente dispersiva de energia de superfície, [gsd], que permitiu avaliar o potencial dos complexos polieletrolíticos para estabelecerem forças de dispersão de London. Os resultados revelaram que o complexo polieletrolítico de quitosano-alginato é o mais propenso para estabelecer este tipo de forças, apresentando um valor de [gsd] de 47,8 mJ m-2 a 40ºC e o menos propenso, o complexo de quitosano-pectina ([gsd] = 34,9 mJ m-2 a 40ºC). Relativamente às características ácido-base, concluiu-se que todos os complexos polieletrolíticos evidenciam um comportamento anfotérico, mas essencialmente mais ácido do que básico de Lewis, uma vez que, o valor da componente específica do trabalho de adesão foi mais elevado com provas anfotéricas e básicas do que com a prova ácida. Adicionalmente, os scaffolds preparados foram também analisados quanto à sua porosidade através da técnica de porosimetria de intrusão de mercúrio, o que permitiu verificar a elevada porosidade destes materiais: foram obtidas porosidades de 84%, 98% e 96% para os complexos polieletrolíticos de quitosano-carboximetilcelulose, quitosano-alginato e quitosanopectina, respetivamente.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias
Bioconversão integrada de lamas celulósicas em etanol: alterações processuais para o aumento da produtividade

Palavras-chave: bioetanol,resíduos lenho-celulósicos,aumento de escala: sacarificação e fermentação em simultâneo,bioethanol,lignocellulosic waste,scale-up,simultaneous saccharification and fermentation

Nas últimas décadas, a temperatura média global tem vindo a crescer devido à alteração da composição atmosférica resultante da queima dos combustíveis fósseis. De forma a reduzir a poluição ambiental e o consumo de petróleo, têm sido estudado diversos combustíveis alternativos, como o bioetanol. O bioetanol consiste no biocombustível mais utilizado no sector dos transportes, sendo a sua produção a partir de resíduos lenho-celulósicos uma das mais promissoras devido à sua abundância e baixo custo. No presente trabalho foram utilizados resíduos da indústria da pasta e papel como matéria-prima para a produção de bioetanol, tirando partido da fracção de hidratos de carbono (HC). Foram realizados diversos ensaios em que se estudou a possibilidade de aumentar a concentração de etanol obtida através do aumento da consistência da mistura reaccional. Os ensaios realizados de hidrólise e fermentação em simultâneo (SSF), utilizando a S. cerevisiae ATCC 26622 e o extrato enzimático NS 22192 (15 FPU/gHC), permitiram atingir uma concentração máxima de etanol de 52 g/L (partindo de 126,5 g/L de HC com 15,6% consistência) e 70,5 g/L (partindo de 174,5 g/L de HC com 28,2% consistência) para as lamas primárias das Fábrica 1 e 2, respetivamente. Posteriormente, realizaram-se ensaios em que se estudou o aumento de escala, desde um balão de erlenmeyer de 250 mL até um bioreator agitado de 5 L, utilizando como critérios de scale-up o número de Reynolds constante ou a velocidade periférica do agitador constante. Dentro dos ensaios SSF com as lamas primárias da Fábrica 2, usando uma consistência de 22% e 136,4 g/L de HC, obteve-se uma concentração máxima de etanol de 59,1 g/L e 54,5 g/L para o balão de erlenmeyer e o bioreator de 5L (com um volume útil de 2,5 L), respetivamente. Os objetivos inicialmente propostos foram bem-sucedidos, tendo sido possível tanto o aumento da concentração de etanol como o aumento de escala.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias