Microalgae-Based Systems for Carbon Dioxide Sequestration and Industrial Biorefineries

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Carbon dioxide sequestration in photobioreactors

Orientador: Telma Teixeira FrancoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: A conversão fotossintética de dióxido de carbono em fotobiorreatores foi investigada com o propósito do desenvolvimento de um sistema biológico para o seqüestro de carbono. O processo utilizado consiste na transferência de dióxido de carbono gasoso para a fase líquida de um reator, no qual este composto é convertido em produtos do metabolismo fotossintético pela atividade de microalgas. Em face disto, o trabalho teve por objetivos: (1) avaliar o cultivo fotossintético da microalga $SKDQRWKHFH_ PLFURVFRSLFD_ 1lJHOL em diferentes condições de temperatura, intensidade luminosa e concentração de dióxido de carbono; (2) avaliar a cinética de absorção/dessorção de dióxido de carbono em fotobiorreatores; (3) definir as condições operacionais apropriadas para a remoção biológica de carbono; (4) avaliar os efeitos dos ciclos de luminosidade na fixação de dióxido de carbono e (5) estudar diferentes configurações e modos de operação de fotobiorreatores para remoção de CO2. A capacidade de seqüestro de carbono do sistema foi considerada através de análises dos perfis de CO2 livre na fase líquida do sistema, medidas das concentrações da fase gasosa e conversão estequiométrica em biomassa. Os resultados obtidos demonstraram a importância dos parâmetros operacionais avaliados na fixação de carbono em biomassa, bem como na remoção de global de CO2. O uso da metodologia de superfície de resposta foi adequada na otimização do processo, a qual resultou em um acréscimo superior a 58$SKDQRWKHFH_PLFURVFRSLFD_1lJHOL under different conditions of temperature, light intensity and carbon dioxide concentration; (2) evaluate the absorption/desorption kinetics of carbon dioxide in photobioreactors; (3) define the appropriate operational conditions for the biological removal of carbon; (4) evaluate the effects of light cycles on the fixation of carbon dioxide and (5) study different configurations and operational modes of photobioreactors for the removal of CO2. The carbon sequestering capacity of the system was considered from an analysis of the free CO2 profiles in the liquid phase of the system, measurements of the gas phase concentration and the stoichiometric conversion into biomass. The results obtained demonstrated the importance of the operational parameters evaluated in the fixation of carbon in biomass, as also in the overall removal of CO2. The use of response surface methodology was adequate to optimise the process, and resulted in an increase greater than 58% in the maximum cell density. The effect of the duration of the light cycle was determinant in process performance, resulting in reductions in maximum efficiency of up to 99.69%. The configurations of the reactors studied demonstrated the superior performance of airlift systems, as compared to bubble-column reactors. With respect to operational mode, the systems involving the recirculation of contaminated air were shown to be efficient in decreasing reduced amounts of carbon dioxide, although two reactors connected in series were more efficient and showed greater capacity in eliminating carbon dioxide. The current stage of development of this work is evidence of the potential for the application of this type of reactor in carbon sequestering processes, due to the elevated elimination rates. However, only the partial characterisation of the photosynthetic CO2 conversion routes was considered.DoutoradoDesenvolvimento de Processos QuímicosDoutor em Engenharia Químic

Digestive and metabolic changes in postoperative bariatric surgery

RACIONAL: As alterações na digestão e perdas de nutrientes são aspectos relevantes na redução do peso e na manutenção do estado nutricional do paciente submetido à gastroplastia, mas poucos estudos estão disponíveis na literatura. OBJETIVO: Estudar as alterações sistêmicas decorrentes da redução de peso ao longo do tempo, após o tratamento cirúrgico. MÉTODO: Estudo tipo coorte prospectivo com amostra de 44 indivíduos, obesos mórbidos, operados com derivação gástrica em Y-de-Roux e com anel de silicone. Análises clínicas foram realizados em tempos distintos: período pré-operatório, seis meses após a operação e durante os anos de 2006 e 2007. Os exames efetuados foram: glicemia de jejum; albumina sérica; colesterol total; hemoglobina; gordura fecal; substância redutora nas fezes; sangue oculto nas fezes. Endoscopia digestiva alta também foi realizada para medir o anel em centímetros. Ainda foram estudados o genero, idade, altura, peso, IMC, diabetes, e o tempo após a operação. RESULTADOS: A mediana do peso foi de 141 kg (91 - 216) e o IMC, teve mediana de 49,28 kg/m² (36,3 - 80,31). A anemia se manifestou em oito (18,2%) pacientes e 13 (29,5%) apresentaram albumina com valores reduzidos. No final do estudo, a média dos meses de seguimento foi de 52,56 + 8,84 meses. O peso médio foi de 86,96 + 15,44 kg e a média do IMC foi de 32,41 + 4,82 kg/m². A pesquisa de gordura fecal foi positiva em 16 pacientes (36,4%), substância redutora positiva nas fezes em um (2,3%) paciente e presença de sangue oculto nas fezes foi positiva em 13(29,5%) pacientes. O diâmetro interno do anel de silicone apresentou uma média de 0,75 cm + 0,23 cm. CONCLUSÃO: Após a operação ocorreu perda significativa de peso, porém, o IMC ainda se mantinha acima de 35 kg/m² na maioria dos pacientes acompanhados por longo tempo. Houve melhora substancial dos níveis de colesterol e glicemia. O diâmetro do anel não demonstrou associação significativa com a redução do peso; contudo, os pacientes com anel superior a 1 cm, não apresentaram anemia ou hipoaluminemia, estando clinicamente melhores do que aqueles com anel menor.BACKGROUND: Changes in digestion and nutrients losses are relevant aspects in weight reduction and maintenance of the nutritional status of patients undergoing gastroplasty, but few studies are available in the literature. AIM: To study the systemic changes arising from the reduction in weight over time after surgery. METHOD: A prospective cohort study with 44 morbid obese patients operated on between July 2001 and April 2005. The operation performed was a gastric by pass Roux-en-Y with silicon ring. Medical tests were conducted at different times: preoperatively, six months after the operation and during the years 2006 and 2007. The examinations performed were: fasting glucose, serum albumin, total cholesterol, hemoglobin, fecal fat, reducing substance in stool, occult blood in the stool. Endoscopy was also performed to measure the ring in centimeters. Also studied were the gender, age, height, weight, BMI, diabetes, and time after operation. RESULTS: The initial weight ranged from 91 to 216 kg (Md = 141 kg) and BMI at this stage was between 36,3 and 80,3 kg/m² (Md = 49,28 kg/m²). Anemia manifested in eight patients (18,2%) and 13 (29,5%) had albumin with reduced values. Follow-up ranged from 32 to 79 months (X = 52,5 months, SD = 8,8). The final weight ranged from 60,3 to 122,9 kg (mean = 83,95 kg, 1º and 3º quartile = 75,7 and 83,95) and BMI was between 24,62 and 45,54 kg/m² (mean = 31,69 kg/m², 1º and 3º quartile = 28,93 and 35,89). The percentage of weight reduction at this stage was 36,31% (p>0,001), one patient had weight gain, in three (6,8%) patients the albumin level was reduced and nine had anemia. The faecal fat was positive in 16 patients (36,4%), reducing substance in stool was positive in one patient and the presence of faecal occult blood was positive in 13 patients (29,5%). The internal diameter of the silicon ring was between 0,45 and 1,4 cm (mean 0,75, SD = 0,22). CONCLUSION: After surgery there is a significant weight loss, but the BMI is still above 35 kg/m² in 26 patients (59%), followed for a long time. There is a substantial improvement in cholesterol and glucose blood levels. The diameter of ring in the small stomach showed no significant association with weight reduction, while patients with greater than 1 cm ring did not show anemia or low levels of albumin, clinically better than those with rings smaller than 1 cm