Production and characterization of activated carbons made from sunflower stems

Activated carbons (ACs) are artificial materials, prepared from natural or synthetic precursors that are worldwide extensively used. The ACs main characteristics are the noticeable adsorption capabilities provided by the highly developed porous structure and the rich surface chemistry. Because of their versatility and properties the final material can be tailored to have specific properties suitable for a wide range of applications such as medical uses, gas storage, removal of pollutants and odours, gas separation and purification as well as in catalysis. With the increase of activated carbon demand, one of the main challenges lies in the attempt to find new precursors, which are cheap and accessible with good valorisation potential, like industrial and agricultural residues. In the present work we report the production of ACs from sunflower stems, an agricultural by-product, through a physical activation process by CO2 and H2O, using a single step carbonisation at 400ºC, which as far as it came to our knowledge was never made for this precursor

Supporting proactive management in the context of climate change: Prioritizaing range-shifting invasive plants based on impact

Non-native, invasive plants are projected to shift their ranges with climate change, creating hotspots of risk where a multitude of novel species may soon establish and spread. The Northeast U.S. is one such hotspot. However, because monitoring for novel species is costly, these range-shifting invasive plants need to be prioritized. Preventing negative impacts is a key goal of management, thus, comparing the potential impacts of range-shifting invasive species could inform this prioritization. Here, we adapted the Environmental Impacts Classification for Alien Taxa (EICAT) protocol to evaluate potential impacts of 100 invasive plants that could establish either currently or by 2050 in the states of New York, Massachusetts, Connecticut, or Rhode Island. We searched Web of Science for each species and identified papers reporting ecological, economic, human health, or agricultural impacts. We scored ecological impacts from 1 (‘minimal concern’) to 4 (‘major’) and socio-ecological impacts as present or absent. We evaluated 865 impact studies and categorized 20 species as high-impact, 36 as medium-impact, and 26 as low-impact. We further refined high-impact invasive species based on whether major impacts affect ecosystems found in Northeast U.S. and identified five high-priority species: Anthriscus caucalis, Arundo donax, Avena barbata, Ludwigia grandiflora, and Rubus ulmifolius. Additional research is needed for 18 data-deficient species, which had no studies reporting impacts. Identifying and prioritizing range-shifting invasive plants provides a unique opportunity for early detection and rapid response that targets future problem species before they can establish and spread. This research illustrates the feasibility of using impacts assessments on range-shifting invasive species in order to inform proactive policy and management

Regional Invasive Species & Climate Change Management Challenge: Prioritizing range-shifting invasive plants High-impact species coming to the Northeast

Prevention of new invasions is a cost-effective way to manage invasive species and is most effective when emerging invaders are identified and prioritized before they arrive. Climate change is projected to bring nearly 100 new invasive plants to the Northeast. However, these plants are likely to have different types of impacts, making some a higher concern than others. Here, we summarize the results of original RISCC research that identifies high priority, range-shifting invasive plants based on their potential impacts

Produção de carvões ativados a partir de carbonizados obtidos por HTC.

Os carvões ativados (CA) têm sido exaustivamente estudados durante o último século. A razão deste interesse deve-se à alargada gama de aplicabilidade destes materiais, desde a indústria ou tratamento de águas até à biomédica. Atualmente tem-se assistido a uma maior diversificação de técnicas de produção com a finalidade de especialização de cada material. Uma desses técnicas é a utilização da carbonização hidrotérmica (HTC) no passo prévio à ativação dos materiais, utilizando como precursores materiais puros e derivados lenhocelulósicos. Este processo mimetiza o processo natural de produção de carvão, fazendo uso de condições específicas de pressão e temperatura. Como resultado estes carvões apresentam morfologias regulares e química superficial rica, prevalecendo a presença de grupos ácido, hidroxilo e grupos aromáticos. No presente trabalho foram preparados carvões ativados a partir de quitosano utilizando HTC no passo de carbonização seguido de ativação por CO2. Verificou-se que o processo de HTC, dependendo da temperatura de carbonização, promoveu o aumento do teor em carbono e de nitrogénio até um máximo de 40 e 10%, respectivamente. Este elevado teor de nitrogénio, sem que se tivesse realizado qualquer pré ou pós-tratamento, é umas das vantagens do método usado neste trabalho. Como se verifica na figura 1(b), os carvões ativados perderam quase a totalidade das estruturas esféricas criadas durante o processo de HTC alterando significativamente a morfologia dos CA produzidos. Estes apresentam uma morfologia filamentosa resultante do processo de formação da estrutura porosa no processo de ativação. Nas condições testadas, os CA produzidos apresentam características microporosas com áreas superficiais aparentes entre 400m2g-1 e 2130m2g-1 e volumes microporosos entre 0.17 e 0.92cm3g-1

Adsorção de metformina em carvões activados preparados por carbonização hidrotermica seguida de activação

O processo de carbonização hidrotérmica pode ser considerado um processo amigo do ambiente para preparar materiais de carbono com propriedades especificas, tais como estrutura regular e química superficial rica, desenvolvidas para determinadas aplicações. Este processo é simples de executar e pelo facto de usar temperaturas moderadas e não usar solventes nem gases tem um saldo ambiental positivo quando comparado com o processo usual de pirólise [1]. A diabetes é considerada uma das epidemias do Sec. XXI encontrando-se em crescimento acentuado sendo a metformina um dos medicamentos mais usados para tratar a diabetes tipo 2. Este fármaco é um disruptor endócrino que merece toda a atenção por dois motivos: 1)pelo seu potencial impacto no meio ambiente motivado pelo facto de quase não ser metabolizada pelo corpo humano, sendo excretada directamente na urina, e pela colocação no lixo doméstico de excedentes deste fármaco; 2) pelo perigo de overdose medicamentosa com todos os efeitos secundários que daí advêm, em particular a acidose láctica, que em casos severos pode ser letal. Neste trabalho estudamos a adsorção in vitro desta droga em carvões activados usando fluidos simulados gástrico e intestinal

Metformin adsorption onto activated carbons prepared by hydrothermal carbonization and activation

The hydrothermal carbonization can be considered an environmental friendly process for the production of carbon materials with tailored properties, such as regular porous structure and specific surface chemistry. This process is easy to perform and uses mild temperatures without the use of solvents or gases, which results in a positive environmental balance when compared with the usual pyrolysis process [1]. Diabetes affects more than 152 million people in Europe and is on the rise all over the World. Metformin is one of the most used drugs to treat type 2 diabetes. This drug is an endocrine disruptor with a potential negative impact in the environment due to the fact that metformin is almost not metabolized in the human body and the incorrect disposal into the domestic garbage. Another relevant aspect is the danger of overdose intake of the drug that can lead to lactic acidosis, which in extreme cases can be lethal. The work now reported study the in vitro adsorption of metformin onto activated carbons using simulated gastric and intestinal fluids

Removal of amitriptyline from simulated gastric and intestinal fluids using activated carbons

In this work, the adsorption behavior of a tricyclic antidepressant, amitriptyline hydrochloride, onto several activated carbons (ACs) is reported. The adsorption was done using in vitro simulated gastric and intestinal fluid at 37◦C to test the performance of the carbons as treatment in overdose cases. The tested materials were one commercial AC (carbomix) and two ACs produced in our laboratory. The highest adsorption capacity was achieved by carbomix, followed by the laboratory-made carbons that still have a very good performance with adsorption capacity up to 120 and 100 mg/g for the gastric and intestinal fluids, respectively

Preparação de carvões activados a partir de precursores naturais lenhocelulósicos

No presente trabalho descreve-se a produção de carvões ativados, por ativação física com dióxido de carbono, a partir de precursores lenhocelulósicos, tais como sarmento de videira, casca de amêndoa e esparto. As propriedades texturais dos carvões ativados foram determinadas por adsorção de azoto a -196.15ºC e posterior tratamento pelos métodos de BET, as, DR e DFT. De uma forma geral pode-se afirmar que os carvões ativados são essencialmente microporosos, com áreas aparentes BET entre 360 e 1173m2g-1, volumes microporosos totais entre 0.17 e 0.53cm3g-1 e poros com larguras médias entre 0.785 e 1.232nm. Os carvões ativados produzidos apresentaram características básicas, com ponto de carga zero a variar entre 9.25 e 10.83. Por FTIR foi possível identificar a formação à superfície dos carvões de alguns grupos funcionais, nomeadamente hidroxilos, éteres, quinonas, lactonas, pironas e ligações Si-H, entre outros. Por Difração de raios X foi possível identificar, nos carvões ativados, a presença de heteroátomos inorgânicos na forma de óxidos de Fe, Si, Al, K e Pb.; ### Abstract: Preparation of activated carbons from natural lignocelulosic precursors In the present work we report a method for the production of activated carbons from lignocelulosic precursors, namely vine shoots, almond shell and esparto grass. The textural properties were determined by nitrogen adsorption at -196.15ºC. The isotherms were analized using the BET, as, DR and DFT methods. The activated carbons are mainly microporous, with BET area between 360 and 1173m2g-1, total microporous volume in the range 0.17-0.53cm3g-1 and mean pores width of 0.78-1.23nm. All activated carbons presented basic characteristics, with point of zero charge between 9.25 and 10.83. The FTIR analysis showed the presence of several surface groups like hydroxyl, ethers, quinones, lactones, pyrones and Si-H bonds. The X-ray diffraction showed the presence of some inorganic heteroatoms in the form of oxides of Fe, Si, Al, K and Pb

Remember your roots: Biogeographic properties of plants\u27 native habitats can inform invasive plant risk assessments

Aim: Reducing the effects of invasive plants is best accomplished by predicting which species will invade and preventing their introduction. To do this, risk assessments rely on a variety of plant traits and biogeographic properties to predict potential invasiveness. However, the relative importance of these traits and properties is unknown. Determining which biogeographic properties contribute the most to predicting invasiveness could improve the accuracy and reduce the time needed to complete future risk assessments. Here, we provide a comprehensive analysis and ranking of the biogeographic properties that best differentiate invasive and noninvasive plant species. Location: Conterminous United States. Methods: We compiled county-level distributions of 10,721 vascular plant species native to the conterminous United States of which 884 were established elsewhere and 131 were invasive elsewhere. For each species, we used native distribution data to calculate biogeographic properties, including range size, human modification and abiotic niche breadth. We assessed the ability of biogeographic properties to predict whether each species was invasive outside of the United States using random forest classification models. Results: Variables that represent the breadth of a species\u27 native range, including the ranges of soil textures, ranges of soil fertility and total geographic area, are strong predictors of plant invasiveness. Models that included these variables correctly classified 86% of invasive species and 62% of noninvasive species. Variables representing resource availability and disturbance regime were not useful for distinguishing between established and invasive species. Main conclusions: Focusing on niche breadth properties could improve the accuracy of risk assessments and reduce the effort spent compiling information with lower predictive power. The importance of niche breadth in this analysis supports previous findings that broad physiological tolerance enables survival and reproduction in numerous environments, thereby increasing the likelihood of invasion

Estudo da influência da composição de precursores lignocelulosicos nas propriedades adsortivas dos carvões activados produzidos

Embora existam muitas publicações sobre a produção de carvões activados muito pouco se sabe acerca da relação entre a constituição dos precursores e as características dos carvões produzidos, nomeadamente no que diz respeito a um dos precursores mais utilizados, os materiais lenhocelulósicos. Podemos também referir que uma das áreas que mais tem motivado, e que continua intensamente a motivar, os investigadores de todo o mundo é a procura de novos precursores e metodologias para a produção de carvões activados a custos mais moderados e que permitam obter materiais com características químicas e texturais controladas tendo em mente algumas aplicações específicas. A publicação de resultados tem sido contraditória e escassa no estabelecimento de uma relação entre a composição dos precursores e as características dos carvões produzidos. Assim, pretendemos com a apresentação desta comunicação contribuir para o preenchimento desta lacuna através da exposição de um estudo sistemático realizado num conjunto alargado de precusores lenhocelulósicos