Micro-aeration as a strategy to enhance bioconversion of long-chain fatty acids to methane

Tese de doutoramento em Engenharia Química e BiológicaWaste lipids have high energy value, but the amount of lipids effectively converted into methane is still limited, because high lipid loads lead to long-chain fatty acids (LCFA) accumulation, hindering bioconversion. Micro-aeration can improve methane production in AD, and facultative anaerobic bacteria (FAB) or aerobic bacteria (AB) seem to be key microorganisms in the process. In this work, micro-aeration was applied, targeting the intensification of lipids/LCFA biodegradation to methane. Two experiments were performed in batch assays, to study micro-aeration's impact on syntrophic communities' activity. In the first experiment, anaerobic sludge was incubated with ethanol, in the presence of oxygen concentrations up to 5 % (Chapter 3). In the second experiment, two synthetic consortia composed by syntrophic fatty acid degrading bacteria and hydrogenotrophic methanogenic partners were constructed in the laboratory and supplemented with two Pseudomonas strains (Chapter 4). The cultures were subjected to 0-10% O2, and the conversion of palmitate (C16:0), caprylate (C8:0), and butyrate (C4:0) to methane was monitored. The results from the two experiments show that the activity of FAB/AB in general, and Pseudomonas spp. in particular, were crucial for maintaining the syntrophic relationships under micro-aerobic conditions, providing a shielding effect towards the syntrophic communities and limiting the inhibitory effect of oxygen. Indirect micro-aeration was then studied in the degradation of glucose (Chapter 5) or oleate (Chapter 6). Anaerobic bioreactors were compared with bioreactors that received aerated feeding. Organic loading rates of 2 g L-1 d-1 (in COD) were applied in both experiments. The results from the study with glucose indicate that aerated feeding enhances methane production, without interfering with the microbial community composition. However, with oleate, aeration in the feeding acted as a pre-treatment, contributing to oleate to palmitate conversion by AB/FAB even before entering the bioreactor. The reactors that received aerated feeding were able to operate in continuous for longer periods, with higher stability than the anaerobic reactors, and required shorter batch periods for degradation of the palmitate and acetate that accumulated during the continuous phases. In conclusion, this thesis shows that FAB/AB/Pseudomonas spp. have a crucial role in protecting and maintaining functional and resilient syntrophic communities. Moreover, in LCFA biodegradation, micro-aeration can trigger a first aerobic treatment that converts oleate to palmitate, and may facilitate further conversion to methane, relatively to strict anaerobic process.Os lípidos residuais possuem um alto valor energético, mas a quantidade de lípidos convertidos efetivamente a metano ainda é limitada, pois cargas elevadas de lípidos resultam na acumulação de ácidos gordos de cadeia longa (AGCL), dificultando a sua bioconversão. O microarejamento pode melhorar a produção de metano em digestores anaeróbios (DA), e as bactérias anaeróbias facultativas (BAF) ou aeróbias (BA) parecem ser microrganismos com um papel-chave no processo. Neste trabalho, foi aplicado microarejamento com o objetivo de intensificar a biodegradação de lípidos/AGCL a metano. Foram realizados dois ensaios em batch, para estudar o impacto do microarejamento na atividade de comunidades sintróficas. No primeiro ensaio, uma lama anaeróbia foi incubada com etanol, na presença de concentrações de oxigénio até 5 % (Capítulo 3). No segundo ensaio, foram construídos dois consórcios sintéticos compostos por bactérias sintróficas que degradam ácidos gordos e os parceiros metanogénicos hidrogenotróficos, suplementados com duas estirpes de Pseudomonas (Capítulo 4). As culturas foram submetidas a 0-10 % de O2, e a conversão de palmitato (C16:0), caprilato (C8:0) e butirato (C4:0) a metano foi monitorizada. Os resultados dos dois ensaios mostram que em geral a atividade das BAF/BA, e em particular das Pseudomonas spp., foi crucial para a manutenção das relações sintróficas em condições microaeróbias, proporcionando um efeito protetor para as comunidades sintróficas e limitando o efeito inibidor do oxigénio. O microarejamento indireto foi então aplicado na degradação de glucose (Capítulo 5) e oleato (Capítulo 6). Nestes trabalhos, reatores anaeróbios foram comparados com reatores que receberam alimentação arejada. Foi aplicada aos dois ensaios, uma carga orgânica de 2 g L-1 d-1 (em CQO). Os resultados do ensaio com glucose indicam que a alimentação arejada aumenta a produção de metano, sem interferir na composição da comunidade microbiana. No entanto, com o oleato, o arejamento da alimentação atuou como um pré-tratamento, contribuindo para a conversão do oleato a palmitato por BA/BAF antes da entrada no reator. Os reatores que receberam alimentação arejada foram capazes de operar em contínuo por períodos mais longos, com maior estabilidade do que os reatores anaeróbios, e necessitaram de períodos em batch mais curtos para a degradação do palmitato e acetato que acumularam durante as fases em contínuo. Em conclusão, esta tese demonstra que BAF/BA/Pseudomonas spp. têm um papel crucial na proteção e manutenção de comunidades sintróficas funcionais e resilientes. Além disso, na biodegradação de AGCL, o microarejamento pode estimular um primeiro tratamento aeróbio em que se converte o oleato em palmitato e pode facilitar a posterior conversão deste a metano, em comparação com o processo estritamente anaeróbio.I acknowledge the support of Fundação para Ciência e Tecnologia (FCT) through the PhD scholarships SFRH/BD/132845/2017 and COVID/BD/152450/2022, and all the entities supporting this work: FCT under the scope of the strategic funding of UIDB/04469/2020 unit, the European Regional Development Fund under the scope of the Norte2020—Programa Operacional Regional do Norte—BioEcoNorte project (NORTE-01-0145-FEDER-000070)

Potential of photocatalytic nanomaterials for PFOA and PFOS degradation: challenges and opportunities

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are persistent chemicals that pose significant environmental and health risks due to their widespread presence in water systems and their accumulation in the human body. Their strong carbon-fluorine bonds provide exceptional structural stability, making them extremely recalcitrant to conventional degradation processes. PFAS exposure has been linked to health issues including reproductive disorders, liver damage, and cancer, prompting growing concern from the scientific community, World Health and Environmental Organizations, and global regulatory bodies. This issue also attracted significant global media attention. In response, regulations are being implemented, and new technologies developed to enhance PFAS removal in wastewater treatment plants (WWTPs), as existing methods are ineffective. Photocatalytic processes, capable of breaking strong molecular bonds, show promise as a complementary solution to conventional treatments. This review provides a comprehensive assessment of semiconductor-based photocatalysis as a promising alternative for PFAS degradation, particularly focusing on nanomaterials like titanium dioxides (TiO2), Gallium oxides (Ga2O3), Indium oxides (In2O3) and bismuth oxyhalides (BiOX). A systematic evaluation of recent advancements in photocatalyst design, including the effects of nanomaterial structure, functionalization, and operational conditions on treatment efficiency, is provided. Critical gaps in current research, such as the limited understanding of degradation mechanisms and the identification of degradation products are highlighted. The need for comprehensive toxicity assessments both before and after treatment is also emphasized, as this is crucial for developing safe and effective PFAS remediation strategies. By addressing these challenges, the review aims to provide new insights and future directions for the development of innovative photocatalytic technologies, contributing to the broader effort to create efficient solutions for PFAS degradation.FCT -Fundação para a Ciência e a Tecnologia(UIDB/04650/2020)info:eu-repo/semantics/publishedVersio

London: The (online?) cry from minorities

A "Passeio - Plataforma de Arte e Cultura Urbana" é uma plataforma do Centro de Estudos de Comunicação e Sociedade (CECS).Nunca vi tantas manifestações como em Londres. No entanto, tenho observado, em algumas delas, certas coisas que me têm deixado a pensar nesse ato em si. A refletir do ponto de vista das dinâmicas sociais, e não ancorado a um pensamento ou tendência ideológica, ou de outro tipo...I've never seen so many protests as in London. However, I have observed certain things in some of them that have left me thinking about the act itself. Thinking from the point of view of social dynamics, and not anchored to an ideological thought or tendency, or any other kind..

Digitalización de la gestión de la educación de adultos y hiperburocracia

This essay problematises the digitalisation of adult education management, including elements such as digital learning, technological applications for teaching and learning, management, evaluation, electronic platforms of various kinds, as well as software aimed at inscribing the universe of adult education in digital world. In terms of governance and management, one of the promises of digitalisation is to reduce bureaucracy. New post-bureaucratic educational organisations would guarantee more freedom, flexibility and choice for adult learners. However, this scenario will be analysed based on a working hypothesis that associates the use of digital machines to govern and organise adult education with the emergence of processes of high rationalisation and formalisation, in an interpretation based on the Weberian theory of bureaucracy. Although it is accepted that the platformisation of adult education contains democratic potential, the text focuses attention on the processes of digital domination and rational-informational authority. Formal rationality has the capacity to produce algorithmic decisions, unprecedented forms of control and surveillance, typical of what the author calls hyper-bureaucracy. The dilemma is that without digitalisation processes we can hardly move forward in adult education as in other fields, but with it we run the risk of moving backwards in human, democratic, and emancipatory terms.Este ensayo problematiza la digitalización de la gestión de la educación de adultos, incluyendo elementos como la aprendizaje digital, las aplicaciones tecnológicas para la enseñanza y el aprendizaje, la gestión, la evaluación, las plataformas electrónicas de diversos tipos, así como el software destinado a inscribir el universo de la educación de adultos en el mundo digital. En términos de gobernanza y gestión, una de las promesas de la digitalización es reducir la burocracia. Las nuevas organizaciones educativas posburocráticas garantizarían más libertad, flexibilidad y capacidad de elección a los estudiantes adultos. Sin embargo, este escenario será analizado a partir de una hipótesis de trabajo que asocia el uso de máquinas digitales para gobernar y organizar la educación de adultos con la emergencia de procesos de alta racionalización y formalización, en una interpretación basada en la teoría weberiana de la burocracia. Aunque se acepta que la plataformización de la educación de adultos contiene un potencial democrático, el texto centra la atención en los procesos de dominación digital y de autoridad racional informacional. La racionalidad formal tiene la capacidad de producir decisiones algorítmicas, formas de control y vigilancia sin precedentes, propias de lo que el autor denomina hiperburocracia. El dilema es que sin procesos de digitalización difícilmente podremos avanzar en la educación de adultos como en otros campos, pero con ella corremos el riesgo de retroceder en términos humanos, democráticos y emancipatorios.This work is funded by CIEd – Research Centre on Education of the Institute of Education of the University of Minho (UID/01661), through national funds of FCT/MCTES-PT, namely the Pluriannual Program for the Funding of R&D Units

Guia prático: funcionalidades do Microsoft Word para a redação de trabalhos de acordo com os requisitos formais Despacho RT-31/2019

Este guia visa apoiar os estudantes de mestrado na formatação das suas dissertações em conformidade com os requisitos formais estabelecidos no Despacho RT-31/2019. O seu objetivo é facilitar a aplicação prática dessas normas no Microsoft Word, assegurando a apresentação rigorosa e padronizada dos trabalhos académicos, aplicável às dissertações, teses e relatórios de estágio da Universidade do Minho

The projected (non)-futures of electronic monitoring in the child justice system: professionals’ perspectives in Portugal

In an era marked by the construction of an increasingly digital and technological justice for children, the use of electronic monitoring within child justice systems is a controversial issue. This article examines the projected (non)futures of electronic monitoring in Portugal by exploring the perspectives of relevant stakeholders involved in the child justice system. Our data show that both opposing and supportive perspectives are anchored on four key axes – education, control, environments and conditions, and stigma – that underpin stakeholders’ perceptions of the different challenges, principles and goals that underpin the child justice.The author(s) disclosed receipt of the following financial support for the research, authorship and/or publication of this article: This work has been funded by Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT – Portuguese Foundation for Science and Technology) under the Programme Scientific Employment Stimulus – Institutional Call attributed to Rafaela Granja (https://doi.org/10.54499/CEECINST/00157/2018/CP1643/CT0003), as well as under the Restart Programme for the research project ‘Electronic monitoring in the criminal justice system: Projected futures and lived experiences’ (2023.00030.RESTART), coordinated by Rafaela Granja. Additionally, this publication is supported by FCT under the projects UIDB/00736/2020 (base funding) and UIDP/00736/2020 (programmatic funding). Finally, FCT also funded this publication under the Programme Scientific Employment Stimulus – Individual Call, financed by national funds, attributed to Maria João Leote de Carvalho (https://doi.org/10.54499/2021.00384.CEECIND/CP1657/CT0022

Factors contributing to quality of life in chronic obstructive pulmonary disease in Portugal

Dissertação de mestrado em Gestão de Unidades de SaúdeIntrodução: A Doença Pulmonar Obstrutiva Crónica (DPOC) caracteriza-se por sintomas respiratórios persistentes e progressivos, com efeitos sociais e económicos significativos e impacto negativo na qualidade de vida relacionada com a saúde (HRQoL). A perda de HRQoL é um relevante preditor de mortalidade e morbilidade, sendo fundamental conhecer os seus determinantes para uma melhor gestão da doença. Objetivo: Avaliar os determinantes da HRQoL na DPOC em Portugal. Métodos: Estudo transversal realizado em 38 unidades de saúde do SNS, a nível nacional (Estudo Epi-Asthma). Foi utilizada uma abordagem por fases, com uma metodologia baseada na prática clínica: fase 0 - seleção aleatória de adultos e convite por telefone; fase 1 - entrevista telefónica estruturada para aferir sintomas respiratórios; fase 2 - avaliação clínica com exame físico e espirometria com prova de broncodilatação para confirmação diagnóstica de patologia respiratória. Foram analisados dados sociodemográficos; comorbilidades; exposição tabágica ou a biomassa; características clínicas: dispneia através da Modified Medical Research Council Dyspnea Scale (mMRC), expetoração, gravidade da doença (FEV1), duração da doença, prescrição de medicação inalada, adesão terapêutica e exacerbações no último ano. A QoL foi avaliada através da Escala EQ-5D-3L. Para análise dos resultados foram calculadas as medianas (P25-P75) e na análise bivariada aplicados os testes estatísticos Qui-Quadrado, Kruskal Wallis Test e Mann-Whitney U. As variáveis com diferenças estatisticamente significativas foram consideradas em modelo multivariado assumindo uma distribuição Beta inflacionada. Resultados: Foram incluídos 147 doentes com DPOC, com média de idade de 64 anos, 66,7% do sexo masculino. A mediana (P25-P75) na utilidade do EQ-5D-3L foi de 0,77 (0,59-1,00). Nos doentes com DPOC, ser mulher, ter idade ≥65 anos, ter obesidade, estar reformado, apresentar ≥2 comorbilidades, ser não fumador, apresentar dispneia e ter exacerbação no último ano está associado a pior HRQoL. No modelo multivariado, apresentar ≥2 comorbilidades ou dispneia severa (mMRC grau 3 ou 4) está relacionado com pior HRQoL. Doentes com ≥2 comorbilidades apresentam uma probabilidade de 22,3 pontos percentuais inferior de reportar “saúde plena” e doentes com dispneia severa apresentam menos 38,0 pontos percentuais inferior de reportar “saúde plena”. Discussão/Conclusão: Os determinantes com impacto negativo na HRQoL em Portugal são a multimorbilidade e a dispneia severa. Assim, na gestão das unidades de saúde, para melhor gestão da DPOC, devem ser implementadas medidas capazes de abordar a doença, quer com medidas que mitiguem a sensação de dispneia como também de uma forma integrada da multimorbilidade.Introduction: Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is characterized by persistent and progressive respiratory symptoms with significant social and economic effects, and negative impacts on health-related quality of life (HRQoL). The loss of HRQoL is a significant predictor of mortality and morbidity, making it essential to understand its determinants for better disease management. Objective: Identify the variables with greatest impact in COPD patients in Portugal. Methods: Cross-sectional study conducted in 38 health units of the National Health Service (Epi Asthma Study). A a stepwise approach was used with a methodology based on clinical practice: Stage 0: random selection of adults and telephone invitations; stage 1: telephone screening interview assessing the participants’ respiratory symptom; stage 2: clinical evaluations, including physical examinations and spirometry with a bronchodilation test to confirm the diagnosis of respiratory pathology. Collected data included sociodemographic information, comorbidities, tobacco or biomass exposure andclinical characteristics such as dyspnea (assessed using the Modified Medical Research Council Dyspnea Scale - mMRC), sputum, disease severity (measured by FEV1), disease duration, inhaled medication prescriptions, therapeutic adherence, and exacerbations in the last year. Quality of life was assessed using the EQ-5D-3L. Medians (P25-P75) were calculated to analyze the results, and the Chi-Square, Kruskal-Wallis Test, and Mann-Whitney U tests were applied in the bivariate analysis. Variables with statistically significant differences were included in a multivariate model assuming an inflated Beta distribution. Results: A total of 147 COPD patients were included, with a mean age of 64 years, 66.7% of male. The median (P25-P75) score on the EQ-5D-3L was 0.77 (0.59-1.00). In COPD patients, lower HRQoL was associated with being female, aged ≥65 years, obese, retired, having ≥2 comorbidities, being a non-smoker, experiencing dyspnea, and exacerbation in the last year. In the multivariate model, having ≥2 comorbidities or severe dyspnea (mMRC grade 3 or 4) was linked to lower HRQoL. Specifically, patients with ≥2 comorbidities had a 22.3 percentage point lower probability of reporting "full health", and patients with severe dyspnea had a 38.0 percentage point lower probability of reporting "full health". Discussion/Conclusion: The determinants negatively impacting HRQoL in COPD patients in Portugal are multimorbidity and severe dyspnea. Effective COPD management should focus on measures to alleviate dyspnea and address multimorbidity comprehensively.Este estudo foi patrocinado e financiado pela AstraZeneca

Thriving in salty environments: aspergillus niger's halotolerance and BTEX biodegradation potential

Benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene (BTEX) can be found in marine and estuarine waters due to accidental spills of oil and derivatives, as well as in production water and effluents discharged from petrochemical plants. Addressing the bioremediation of these compounds in saline environments and effluents with elevated salinity levels is imperative. In this study, the halotolerance of Aspergillus niger was assessed by subjecting it to a stepwise increase in salinity, achieved through progressive addition of NaCl from 2 to 30 (v/v). The fungal strain exhibited optimal growth support up to a salinity concentration of 25, accompanied by a biomass production rate of (0.93 ± 0.11) g.d-1. The adapted biomass was employed in batch reactors to evaluate the biodegradation of BTEX (1,500 mg.L-1). In the absence of sucrose, the reactors inoculated with fungi demonstrated almost complete BTEX removal within 7 days, with rates ranked as follows: benzene (1.12 d-1) > toluene (0.78 d-1) > ethylbenzene (0.65 d-1) > xylene (0.63 d-1). Enhanced BTEX removal rates were obtained in the presence of sucrose, notably with 2 g.L-1: benzene (3.63 d-1) > toluene (2.10 d-1) > ethylbenzene (1.56 d-1) > xylene (1.50 d-1). Notably, benzene was found to be the sole compound adsorbed onto the fungal mycelium (1.50 ± 0.19) to (13.35 ± 4.72) mg.g-1 of biomass.ERDF -European Regional Development Fund(UIDB/04469/2020)info:eu-repo/semantics/publishedVersio

A competição na educação física e desporto: da natureza à dimensão educativa e cultural

A competição é um dos vocábulos mais utilizados na história da vida na terra (e do homem) quer no sentido positivo, quer no negativo. O objetivo central da reflexão, em jeito de pequeno ensaio, será contribuir para a tomada de consciência sobre a importância da competição na educação física e no desporto. A metodologia utilizada está assente na reflexão teórica/hermenêutica sobre a práxis da competição e as possibilidades que ela pode conter para que a Educação Física e o Desporto sejam humanamente gratificantes. Consideramos que a educação física e o desporto absorvem e refletem numa efervescência (animal/humano) as questões individuais, comunitárias, sociais, políticas, económicas, ideológicas, culturais. A competição consagra o “jogo da vida”Este trabalho foi financiado por Fundos Nacionais através da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologia no âmbito dos projetos do CIEC (Centro de Investigação em Estudos da Criança da Universidade do Minho) com as referências UID/00317: Centro de Investigação em Estudos da Crianç

Development of a minimally invasive procedure for esophageal atresia correction

Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica, Eletrónica MédicaA atrésia esofágica é uma anomalia congénita grave caracterizada pela descontinuidade do esófago, sendo considerada a anomalia mais comum do desenvolvimento deste órgão. Associa-se frequentemente a uma fístula traqueoesofágica, que consiste numa conexão anormal entre o esófago e a traqueia. Os procedimentos de correção atuais são invasivos e propensos a complicações graves, a curto e longo prazo, como o leakage anastomótico e a estenose esofágica, respetivamente. O objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um procedimento minimamente invasivo como alternativa para a correção da atrésia esofágica long-gap, onde a distância entre os topos esofágicos é significativa, tornando o tratamento cirúrgico particularmente desafiante. A abordagem proposta integra a aplicação de materiais biocompatíveis com propriedade de memória de forma, nomeadamente a liga de nitinol, para a aproximação gradual dos segmentos esofágicos e a utilização de elementos magnéticos para a realização da anastomose esofágica. Foram realizados testes ex-vivo e em modelos animais para avaliar o desempenho de um dispositivo composto por uma mola de nitinol. Nos ensaios, a mola de nitinol demonstrou capacidade de exercer força de contração suficiente, com uma redução significativa de comprimento de 5 cm para valores inferiores a 2 cm. Adicionalmente, a propriedade de força residual do nitinol foi comprovada, visto que o dispositivo manteve a contração após o arrefecimento da mola de nitinol, o que é fundamental para uma aproximação contínua e gradual dos segmentos esofágicos, sem dependência de aquecimento contínuo. Embora os resultados sugiram que o dispositivo proposto apresenta um potencial significativo para a correção da anomalia, foram identificadas várias limitações. Destaca-se a necessidade de otimização do design do dispositivo, melhorias no controlo térmico e a realização de testes adicionais antes que a aplicação clínica em recém-nascidos possa ser implementada de forma segura e eficaz.Esophageal atresia is a severe congenital anomaly characterized by the discontinuity of the esophagus and it is considered the most common anomaly in esophageal development. It is often associated with a tracheoesophageal fistula, an abnormal connection between the esophagus and the trachea. Current correction procedures are invasive and prone to serious complications, both in the short- and long-term, such as anastomotic leakage and esophageal stenosis, respectively. The purpose of this work is the development of a minimally invasive procedure as an alternative for the correction of long-gap esophageal atresia, where the distance between the esophageal ends is signficant, making surgical treatment particularly challenging. The proposed approach involves the application of biocompatible materials with shape memory properties, namely a nitinol alloy, to enable the gradual approximation of the esophageal segments, along with the use of magnetic elements for esophageal anastomosis. Ex-vivo and animal model tests were conducted to evaluate the performance of a device composed of a nitinol coil spring. In the experiments, the nitinol spring demonstrated the ability to exert sufficient contraction force, with a significant reduction in length from 5 cm to less than 2 cm. Additionally, the residual force property of nitinol was confirmed, as the device maintained its contraction after the nitinol spring had cooled down, which is crucial for continuous and gradual approximation of the esophageal segments without reliance on continuous heating. Although the results suggest that the proposed device shows significant potential for the anomaly correction, several limitations were identified. Notably, there is a need for optimization of the device’s design, improvements in thermal control and the conduction of additional tests before clinical application in newborns can be safely and effectively implemented.A investigação foi suportada pelo projeto MPhotonBiopsy, PTDC/FIS-OTI/1259/2020, http:// doi.org/10.54499/PTDC/FIS-OTI/1259/2020. Em outubro de 2023 iniciei uma bolsa de in vestigação com a referência UMINHO/BIM/2023/88 no projeto PTDC/FIS-OTI/1259/2020