History, Memory and Fiction: What Boundaries?

20th century sociologists and historians established a clear distinction between history and memory. But in the last decades our attention has been called to what exists in common between these two fields that do not always coincide. In this article, I intend to problematize the complex relationship between history and memory: the critical demands of history writing and the register of the various memories (individual memory, collective memory), also equating the relationship between memory and -forgetfulness. And what about history? What distinguishes it from fiction? To what extent are memories permeable to imagination? We all fictionalize our past. Could we reduce the writing of history to a narrative dimension

Efficient succinic acid production from glycerol by actinobacillus succinogenes using dimethyl sulfoxid as electron acceptor

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

Polyhydroxyalkanoate (PHA) biosynthesis from fruit waste at pilot scale: productivity maximisation and polymer tailoring

Bio-based and biodegradable plastics are an ecological alternative to conventional petroleum-derived polyolefins. Polyhydroxyalkanoates (PHA) have drawn significant attention as one of the most promising biopolymers due to its biocompatibility and biodegradable character. In particular, the copolymer poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) – P(3HB-co-3HV) – has exceptional thermal and mechanical properties, which can be manipulated by varying its monomeric composition. PHA production using non-aseptic mixed microbial cultures (MMCs) enables the use of waste/surplus feedstocks, contributing simultaneously to the implementation of a circular economy approach and to reduce the process operational costs associated to the traditional pure cultures’ PHA production. The MMC process usually comprises three steps: the acidogenic fermentation, the enrichment of a MMC in PHA-storers and finally the PHA production. The monomeric composition of the P(3HB-co-3HV) produced by MMCs largely depends on the fraction of each soluble fermentation product (SFP) produced in the first step of the process, which can be precursors of either 3-hydroxybutyrate (3-HB) or 3-hydroxyvalerate (3-HV). This Thesis project was focused on solving, at pilot scale, the main difficulties (at the production level) that currently prevent industrial implementation of the PHA production process by MMC: the high manufacturing costs associated to the low process performance and the ability to consistently manipulate and tailor the polymer composition (and thus its properties). A three-stage MMC process was implemented at pilot scale. Fruit waste (FW) was selected as feedstock, since it contains high concentration of carbon and is globally generated in large volumes, causing several environmental and economic problems. FW is a nutrient-deficient feedstock, thus enabling the implementation of an uncoupled carbon and nitrogen feeding strategy in the selection reactor. The first study conducted in this PhD assesses, for the first time, the impact of the sludge retention time (SRT) (2 and 4 days) and the organic loading rate (OLR) (from 2.6 to 14.5 gCOD.L-1.d-1) on the growth versus polymer storage dynamics of PHA-storers selected under the uncoupled feeding strategy. The results showed that, similar biomass volumetric productivities were achieved for each OLR tested, regardless the SRT. However, the culture selected at 4 d SRT showed superior specific storage rates and accumulation capacity resulting in a global PHA productivity (4.6 ± 0.3 g.L-1.d-1) that was 80% above that of 2 d SRT (2.6 ± 0.2 g.L-1.d-1 ). This study underlined the importance of achieving a good balance between culture growth and accumulation capacity to increase the viability of the PHA-producing process from wastes. The same pilot plant set-up and feedstock (FW) were used to incorporate different effective operating conditions in the three stages of the process with the objective of boosting the overall PHA production performance (namely, PHA content on biomass, global productivity and overall yield). The OLR and pH of the acidogenic reactor were successfully adjusted targeting a high fermentation yield (0.74 gCOD.gCOD-1) and the production of a fermentate highly enriched in butyrate (56.8%, gCOD-basis), resulting in enhanced PHA production steps. A well selected MMC was obtained as a result of uncoupling the carbon to the nitrogen feeding, and the biomass volumetric productivity attained the unprecedented value of 1.96 g.L-1.d-1 as a response to the high OLR (8.7 gCOD.L-1.d-1) imposed. The culture selected at the optimal OLR achieved a high storage yield (0.98 gCOD.gCOD-1), and the continuous feeding strategy led to a maximum PHA content of 80.5% (w/w) at the end of accumulation assays. The obtained global PHA productivity (8.1 g-PHA.L-1.d-1) and overall process yield (0.45 gCOD.gCOD-1) are the highest values reported for MMC using a real waste feedstock at pilot scale. Moreover, a P(3HB-co-3HV) copolymer with a 3-HV content of 0.24 (g-basis) and a molecular weight of 311 KDa was produced, making this material an ideal candidate for packaging applications, the largest market of plastic usage. Lastly, the possibility of tailoring the precursors that influence the P(3HB-co-3HV) composition was investigated, by controlling the operating pH (between 4.69 and 6.34) of a continuous upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor fed with FW. The impact of the operating conditions imposed was assessed by evaluating the microbial community profile, the corresponding performance and the impact on polymer composition. The fermentation yield of the UASB was maintained quite stable (between 0.72 and 0.79 gCOD.gCOD-1) during the entire operational period. On the other hand, the 3-HV bioprecursors fraction in effluent was highly affected by pH, resulting in the production of P(3HB-co-3HV) copolymers with quite different monomeric compositions. Overall, the 3-HV content of the produced polymers varied from 0.16 to a maximum of 0.44 (gCOD-basis) when the pH of the acidogenic reactor increased from 4.69 to 5.92. Moreover, the end-stream SFP composition were similar for identical operational pH values tested in different periods, showing that despite the changes occurring in the system, the selected cultures were resilient and able to produce a consistent profile of fermentation products (and thus a constant PHA monomeric composition). Additionally, the IWA Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) was expanded to include the pathway of valerate production from lactate, aiming to dynamically predict the profile of the PHA bioprecursors produced. Calibration and validation procedures were done against data from two distinct pilot-scale UASB reactors fed with FW and describing different pH and OLR dynamics. The model was capable to predict the different PHA bioprecursors production in the UASB reactors with overall strong correlations with the experimental data for different OLRs over the pH range between 4.20 and 5.16, providing a useful tool for process optimisation and tailoring of the PHA monomer composition. This thesis highlights the importance of understanding in-depth the impact of key operating conditions on the PHA production process with MMC to increase its overall viability. Moreover, it shows that predicting and regulating the acidogenic process is essential to promote an adequate PHA bioprecursors composition production, which are both promising results towards the full-scale implementation of the PHA production from MMC.Plásticos biodegradáveis de origem biológica são uma alternativa ecológica às poliolefinas convencionais derivadas do petróleo. Os polihidroxialcanoatos (PHAs) têm vido a ganhar prestígio como um dos bioplásticos mais promissores devido ao seu carater biocompatível e biodegradável. Em particular, o copolímero poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) – P(3HB-co-3HV) – tem excelentes propriedades mecânicas e térmicas, que podem ser manipuladas variando a sua composição monomérica. A produção de PHA usando culturas microbianas mistas (MMCs) não assépticas permite o uso de resíduos/sub-produtos como substratos, contribuindo simultaneamente para a implementação de uma economia circular e para reduzir os custos operacionais associados ao tradicional processo de produção de PHA com culturas puras. O processo de produção com MMC envolve normalmente 3 passos: uma fermentação acidogénica, o enriquecimento de uma MMC em bactérias acumuladoras de PHA e, por último, a produção de PHA. A composição monomérica do P(3HB-co-3HV) produzido por MMCs depende fortemente da fração de cada produto de fermentação solúvel (SFP) produzido no primeiro passo do processo, que podem ser precursores de 3-hidroxibutirato (3-HB) ou de 3-hidroxivalerato (3-HV) Este projeto de Tese teve como foco principal resolver, à escala piloto, as principais dificuldades (ao nível da produção) que impendem a implementação do processo de produção de PHAs a partir de MMCs à escala industrial: os custos de produção altos associados à baixa performance do processo e a habilidade de manipular consistentemente a composição do polímero (e portanto as suas propriedades). O processo de três passos de produção de PHAs foi implementado à escala piloto. Resíduos de fruta estragada (FW) foram selecionados como substrato, visto que contêm altas concentrações de carbono e são globalmente gerados em grandes volumes, causando diversos problemas ambientais e económicos. FW são um substrato deficiente em nutrientes, o que permite implementar uma estratégia de alimentação em que o fornecimento de carbono é desacoplado do azoto no reator de seleção. O primeiro estudo realizado durante este PhD teve como objetivo estudar, pela primeira vez, o impacto do tempo de retenção de lamas (SRT) (2 e 4 dias) e da taxa de carga orgânica (OLR) (de 2.6 a 14.5 gCOD.L-1.d-1) nas dinâmicas de crescimento versus armazenamento de polímero de culturas produtoras de PHA sujeitas ao regime de alimentação desacoplado. Os resultados mostraram que, semelhantes produtividades volumétricas de biomassa são observadas para cada OLR imposta, independentemente do SRT. No entanto, a cultura selecionada a um SRT de 4 d mostrou uma taxa especifica de produção de polímero e uma capacidade de acumulação superiores, apresentando uma produtividade global de PHA (4.6 ± 0.3 g.L-1.d-1) 80% superior ao atingido pela cultura selecionada a um SRT de 2 d (2.6 ± 0.2 g.L-1.d-1 ). Este estudo realçou a importância de conseguir um bom equilíbrio entre o crescimento da cultura e a sua capacidade de acumulação, de forma a aumentar a viabilidade do processo de produção de PHA a partir de resíduos. A mesma instalação piloto e substrato (FW) foram usados no seguinte estudo, onde várias condições de operação eficazes foram incorporadas de uma só vez nos três passos do processo com o objetivo de impulsionar a performance global da produção de PHA (nomeadamente, o conteúdo de PHA na biomassa, a produtividade global e o rendimento global). A OLR e o pH do reator acidogénico foram ajustados com sucesso de forma a atingir um elevado rendimento de fermentação (0.74 gCOD.gCOD-1) e produzir um fermentado enriquecido em butirato (56.8%, base gCOD), que irá beneficiar a performance da cultura nos próximos passos do processo. Uma MMC bem selecionada foi obtida como resultado da aplicação da estratégia de desacoplamento do carbono do azoto, e a produtividade volumétrica de biomassa atingiu o valor sem precedentes de 1.96 g.L-1.d-1, como resposta à alta OLR (8.7 gCOD.L-1.d-1) imposta. A cultura selecionada à OLR ótima mostrou um elevado rendimento de produção de PHA (0.98 gCOD.gCOD-1), e a estratégia de alimentação continua levou à obtenção de um conteúdo máximo de PHA na biomassa de 80.5% (w/w) no final dos ensaios de acumulação. A produtividade global de PHA (8.1 g-PHA.L-1.d-1) e o rendimento global do processo (0.45 gCOD.gCOD-1) obtidos foram os valores mais altos reportados para MMC usando um resíduo real como substrato à escala piloto. Alem disso, foi produzido um copolímero P(3HB-co-3HV) com 0.24 (base g) de monómeros 3-HV e um peso molecular de 311 KDa, o que faz deste material um excelente candidato para ser usado em embalagens, o sector de mercado que apresenta o consumo de plástico mais elevado. Por último, a possibilidade de controlar a produção dos percursores que influenciam a composição do P(3HB-co-3HV) foi investigada através da manipulação do pH (entre 4.69 e 6.34) de um reator anaeróbio de fluxo ascendente (UASB) alimentado com FW. O impacto das diferentes condições de operação impostas foi avaliado através da observação do perfil da comunidade microbiana selecionada, da sua performance e do impacto na composição dos diferentes polímeros produzidos. O rendimento de fermentação do UASB manteve-se relativamente estável (entre 0.72 e 0.79 gCOD.gCOD-1) durante todo o período de operação. Por outro lado, a fração de precursores de 3-HV no efluente foi bastante afetada pelo pH, o que resultou na produção de copolímeros P(3HB-co-3HV) com diferentes composições monoméricas. De forma global, o conteúdo de 3-HV nos polímeros produzidos variou de 0.16 até um máximo de 0.44 (base gCOD) quando o pH do reator acidogénico aumentou de 4.69 para 5.92. Além disso, a composição das correntes de SFP produzidas a valores de pH semelhantes, mas testados em diferentes períodos da operação, foram idênticas, mostrando que, apesar das mudanças que ocorrem no sistema, as culturas selecionadas foram resilientes a capazes de produzir um perfil de produtos de fermentação consistente (resultando numa composição monomérica de polímero constante). Além do trabalho experimental relatado, o modelo de digestão anaeróbia No. 1 (ADM1) foi expandido de forma a incluir a via de produção de valerato a partir de lactato, com o objetivo de se prever dinamicamente o perfil de precursores de PHA produzido no reator UASB descrito. Os procedimentos de calibração e validação foram realizados usando dados de dois reatores UASB piloto distintos, ambos alimentados com FW e sujeitos a diferentes dinâmicas de pH e OLR. O modelo foi capaz de prever a produção dos diferentes precursores de PHA nos reatores UASB e atingir fortes correlações com os dados experimentais obtidos para várias OLRs dentro do intervalo de pH de 4.20 a 5.16, providenciando uma ferramenta útil para otimização do processo e para manipular a composição monomérica de PHA. Esta tese realça a importância de efetivamente perceber o impacto de condições de operação chave no processo de produção de PHA com MMC de forma a aumentar a sua viabilidade global. Alem disso, mostrou que prever e regular o processo acidogénico é essencial para promover a produção de precursores de PHA com uma composição adequada, o que são ambos resultados promissores no sentido da implementação à escala industrial do processo de produção de PHA a partir de MMC

Hexapod locomotion : a nonlinear dynamical systems approach

The ability of walking in a wide variety of terrains is one of the most important features of hexapod insects. In this paper we describe a bio-inspired controller able to generate locomotion and switch between different type of gaits for an hexapod robot. Motor patterns are generated by coupled Central Pattern Generators formulated as nonlinear oscillators. These patterns are modulated by a drive signal, proportionally changing the oscillators frequency, amplitude and the coupling parameters among the oscillators. Locomotion initiation, stopping and smooth gait switching is achieved by changing the drive signal. We also demonstrate a posture controller for hexapod robots using the dynamical systems approach. Results from simulation using a model of the Chiara hexapod robot demonstrate the capability of the controller both to locomotion generation and smooth gait transition. The postural controller is also tested in different situations in which the hexapod robot is expected to maintain balance. The presented results prove its reliability

The relationship between context and health inequalities: Europe and Portugal as case studies

As desigualdades socioeconómicas na saúde têm sido observadas há séculos por todo o mundo. Décadas de investigação identificaram múltiplos fatores que determinam estas desigualdades, como educação ou emprego. Recentemente, o foco da investigação sobre desigualdades em saúde mudou de determinantes individuais para determinantes contextuais, como as características físicas e sociais do ambiente. No entanto, a investigação sobre os determinantes contextuais depara-se com a ausência de uma base teórica sobre como estes determinantes influenciam a saúde. Portugal, sendo um dos países Europeus mais desiguais, tanto em rendimento como em saúde, é um caso de estudo interessante para o estudo das desigualdades em saúde. Esta tese procura contribuir para a compreensão do impacto dos determinantes contextuais na saúde e na sua distribuição, utilizando Portugal e a Europa como casos de estudo. Para cumprir este objetivo, foram selecionados três determinantes contextuais – capital social, regimes de bem-estar e alterações macroeconómicas – e os seus efeitos sobre a saúde e sobre as desigualdades em saúde foram explorados. Fora utilizados dados transversais do European Social Survey para analisar a associação entre capital social e saúde auto-declarada em países Europeus entre 2002 e 2012. A mesma base de dados foi utilizada para analisar a associação entre a mobilidade social e saúde auto-declarada em seis tipos de regimes de bem-estar Europeus. Estas análises utilizaram regressões logísticas multinível. Para analisar evidência sobre desigualdades socioeconómicas na saúde em Portugal depois de 2000 foi efetuada uma revisão sistemática da literatura. Dados transversais do European Union Survey on Income and Living Conditions foram utilizados para analisar alterações da desigualdade nas limitações em saúde em Portugal entre 2004 e 2014, tendo em conta as alterações macroeconómicas no País. Nesta análise, foram utilizados o índice de concentração e regressões logísticas múltiplas. O capital social contextual estava associado com pior saúde auto-declarada em indivíduos com pouca confiança interpessoal, influenciando assim a distribuição da saúde. Regimes de bem-estar Europeus estavam associados com a magnitude do impacto da mobilidade social na saúde. A revisão sistemática mostrou que o estudo dos determinantes contextuais em Portugal ainda é incomum. Alterações macroeconómicas em Portugal influenciaram a saúde e a sua distribuição na última década. Com base nestes resultados, foi delineado um quadro conceptual sobre a influência do contexto na saúde da população e na sua distribuição. O quadro conceptual distingue claramente entre um mecanismo que influencia a saúde da população e outro que influencia a sua distribuição. Este quadro pode ser utilizado como base de análises futuras para clarificar os mecanismos pelos quais o contexto influencia a saúde e as desigualdades em saúde. Pode também apoiar decisões sobre políticas que procurem influenciar a saúde da população e reduzir as desigualdades em saúde. Apesar das suas limitações, este trabalho produz evidência sobre os determinantes socioeconómicos da saúde em Portugal e sobre o impacto que o contexto pode ter nestes determinantes e nas desigualdades em saúde. O quadro conceptual proposto poderá avançar o debate sobre a influência do contexto na saúde e na sua distribuição.Socioeconomic inequalities in health have been observed for centuries throughout the world. Decades of research have identified multiple factors that determine these inequalities, such as education or employment. More recently, the focus of research in health inequalities shifted from individual to contextual determinants, such as physical and social characteristics of the environment. However, research on contextual determinants has been undermined by the absence of a theoretical basis to explain how these determinants influence health outcomes. Portugal is an interesting case study as it is one of the most unequal European countries both in income and health inequality, with limited academic and political attention to the topic. This dissertation aims to contribute to the understanding of how contextual characteristics can impact population health and health distribution, using Portugal and Europe as case studies. To achieve its aim, this research selected three contextual determinants – social capital, welfare regimes, and macroeconomic changes – and explored their effect on health and health inequalities. Cross-sectional data from the European Social Survey was used to analyse how social capital was associated with self-assessed health in European countries between 2002 and 2012. The same database was used to analyse the association between social mobility and self-assessed health in six welfare regime types in Europe. These analyses used multilevel logistic regressions. A systematic review of the literature was done to collect and analyse evidence about socioeconomic health inequalities in Portugal after 2000. Cross-sectional data from the European Union Survey on Income and Living Conditions was used to analyse how inequalities in health limitations changed in Portugal between 2004 and 2014, in light of important macroeconomic changes in the country. For this analysis, the concentration index was calculated and a multiple logistic regression model was run for each year. Contextual social capital was found to have an effect on individuals with low interpersonal trust, thus influencing health distribution. Welfare regime types were associated with the magnitude of the impact of social mobility on health. The systematic review showed that the study of contextual determinants of health inequalities is still uncommon in Portugal. Finally, important contextual changes in Portugal over the last decade seem to have influenced health and its distribution in the country. Drawing on the findings from these analyses, a conceptual framework was outlined, summarising how context influences population health and health distribution. The framework draws a clear distinction between a mechanism that leads to changes in population health, and another mechanism that leads to changes in health distribution. This framework can be used as a basis for future empirical research, helping clarify the mechanisms by which context influences health and health inequalities. It can also support policies seeking to influence population health and health inequalities. Despite its limitations, this work provides evidence on the social determinants of health in Portugal and on the impact that contextual characteristics can have on these determinants and on health inequalities. The proposed conceptual framework will hopefully further the debate on how context can influence population health and health distribution

A peer-to-peer service architecture for the Smart Grid

Short paperThe Smart Grid vision needs to address hard challenges such as interoperability, reliability and scalability before it can become fulfilled. The need to provide full interoperability between current and future energy and non-energy systems and its disparate technologies along with the problem of seamless discovery, configuration, and communication of a large variety of networked devices ranging from the resource constrained sensing devices to the large machines inside a data center requires an agnostic Service Oriented Architecture. Moreover, the sheer scale of the Smart Grid and the criticality of the communication among its subsystems for proper management, demands a scalable and reliable communication framework able to work in an heterogeneous and dynamic environment. In this position paper, we propose a generic framework, based on Web Services for interoperability, and epidemic or gossip based communication protocols for reliability and scalability, that can serve a general management substrate where several Smart Grid problems can be solved. We illustrate the flexibility of the proposed framework by showing how it can be used in two specific scenarios.Important challenges in interoperability, reliability, and scalability need to be addressed before the Smart Grid vision can be fulfilled. The sheer scale of the electric grid and the criticality of the communication among its subsystems for proper management, demands a scalable and reliable communication framework able to work in an heterogeneous and dynamic environment. Moreover, the need to provide full interoperability between diverse current and future energy and non-energy systems, along with seamless discovery and configuration of a large variety of networked devices, ranging from the resource constrained sensing devices to servers in data centers, requires an implementation-agnostic Service Oriented Architecture. In this position paper we propose that this challenge can be addressed with a generic framework that reconciles the reliability and scalability of Peer-to-Peer systems, with the industrial standard interoperability of Web Services. We illustrate the flexibility of the proposed framework by showing how it can be used in two specific scenarios

Gait generation for a simulated hexapod robot : a nonlinear dynamical systems approach

The capacity of walking in a wide variety of terrains is one of the most important features of hexapod insects. In this paper we describe a bio-inspired controller able to generate locomotion and reproduce the different type of gaits for an hexapod robot. Motor patterns are generated by coupled Central Pattern Generators, formulated as nonlinear oscillators. In order to demonstrate the robustness of the controller we developed a simulation model of the real Chiara hexapod robot where are described the most important steps of its development. Results were performed in simulation using the developed model of the Chiara hexapod robot

História, memória e ficção: que fronteiras?

20th century sociologists and historians established a clear distinction between history and memory. But in the last decades our attention has been called to what exists in common between these two fields that do not always coincide. In this article, I intend to problematize the complex relationship between history and memory: the critical demands of history writing and the register of various memories (individual memory, collective memory), also equating the relation between memory and forgetting. And what about history? What distinguishes it from fiction? To what extent are memories permeable to imagination? We all fictionalize our past. Could we reduce the writing of history to a narrative dimension?Sociólogos e historiadores do século XX estabeleceram uma clara distinção entre história e memória. Mas nos últimos decênios tem-se chamado a atenção para aquilo que pode haver de comum entre esses dois campos que nem sempre coincidem. Pretende-se problematizar as complexas relações entre história e memória: as exigências críticas da escrita da história e os registos das diferentes memórias (memória individual, memórias coletivas), equacionando também a relação memória/esquecimento. E o que distingue a história da ficção? Em que medida podem as memórias ser permeáveis à imaginação? Todos ficcionalizamos o nosso passado. Poder-se-á reduzir a escrita da história a uma dimensão narrativa