Valorização de biomassa vegetal através de extração com CO2 supercrítico: do laboratório à exploração

Doutoramento em Engenharia QuímicaA investigação no tema de extração com dióxido carbono supercrítico (SFE) de compostos de valor acrescentado a partir de biomassa vegetal tem sido fortemente impulsionada por duas motivações: a valorização de subprodutos e a biorefinaria. Neste trabalho seis estágios diferentes da investigação neste campo são abordados: a caraterização preliminar de extratos, a otimização experimental, a medição de curvas cinéticas, a modelação das mesmas, estudos de escalabilidade (scale-up), e a análise tecno-económica. Para este efeito, selecionaram-se subprodutos e resíduos agroflorestais promissores, a saber: resíduos de café, folhas e ramos de jacinto de água, cortiça de carvalho turco, sementes de moringa, fruto gac, e casca de eucalipto, com especial ênfase neste último pela sua pertinência no contexto industrial português, nomeadamente para o setor da pasta e papel. O trabalho experimental focou-se em extratos crude e compostos bioativos com potencial para aplicações em cosmética e nutracêutica, tais como os ácidos triterpénicos (ácidos ursólico, oleanólico, betulínico), diterpenos (cafestol, kahweol, 16-O-methylcafestol), esteróis (estigmasterol, etc), friedelina, e licopeno. Casca de eucalipto (Eucalyptus globulus): puro ou modificado com etanol, o SC-CO2 foi capaz de remover ácidos triterpénicos, e a medição e modelação de curvas de extração em condições ótimas (200 bar, 40 ºC e 2.5-5.0 % m/m de etanol) apontaram o rácio entre o caudal e a massa de biomassa como o critério de scale-up apropriado para o processo. Seguindo este critério realizou-se com sucesso um scale-up experimental a três escalas: 0.5, 5.0, and 80 L. Cortiça de carvalho turco (Quercus cerris): extratos crude contendo cerca de 35 % m/m de friedelina foram produzidos com sucesso por SFE e as curvas de extração foram modeladas. A seletividade para a friedelina pode atingir 2.5 através da correta seleção do tamanho de partícula, quantidade de cosolvente (etanol) e tempo de extração. Folhas e ramos de jacinto de água (Eichhornia crassipes): extratos ricos em estigmasterol foram obtidos para tempos de extração curtos (<1 h). As condições ótimas para o rendimento total de extração são 250–300 bar e 5.0 % m/m de etanol, enquanto que para os esteróis são 300 bar e 2.5 % m/m Resíduos de tomate (Solanum lycopersicum): tanto o dióxido de carbono como o etano podem ser usados como solvente supercrítico para produzir um óleo essencial que é rico em licopeno. A viabilidade da SFE foi demonstrada, e apesar de o etano conduzir a maior produtividade, mais investigação é necessária para definir qual dos solventes é preferível na globalidade. Fruta gac (Momordica. cochinchinensis): poderá ser uma promissora e economicamente viável fonte de carotenos, quando extraídos por SFE a 400 bar, 70-90 , durante 0.5-1.0 h. Sementes de moringa (Moringa oleifera): uma análise tecno-económica revelou que um processo integrado bem projetado e combinando SFE com destilação a vácuo permite a produção simultânea de um óleo essencial e de um extratos com uma concentração de esteróis de 89.4 %. Borras de café (Coffea spp.): o óleo produzido por SFE é até 4.1 vezes mais rico em diterpenos do que extratos obtidos com n-hexano, e um processo altamente rentável é esperado a nível comercial. No cômputo geral, esta tese contribui para a sistematização de uma abordagem científica e técnica que promova a valorização industrial de biomassa vegetal através da tecnologia de extração supercrítica.The research on supercritical CO2 extraction (SFE) of added value compounds from vegetal biomass has been strongly driven by by-products valorization and biorefinery motivations. In this work, preliminary characterization of extracts, experimental optimization, measurement of kinetic curves, modeling, scale-up, and techno-economic analysis are covered. For this, several promising agro-forest by-products and residues were selected: spent coffee grounds, water hyacinth stalks and leaves, Turkish oak cork, moringa seed, tomato wastes, gac fruit, and eucalypt bark, with a strong emphasis on the latter due to its pertinence for the Portuguese industrial pulp and paper sector. Experimental work focused on bulk extracts and bioactive compounds with potential cosmetic and nutraceutical applications, such as essential oils, triterpenic acids (ursolic, oleanolic, and betulinic acids), diterpenes (cafestol, kahweol, 16-O-methylcafestol), sterols (e.g., stigmasterol), friedeline, and lycopene. The main results are: Eucalypt (Eucalyptus globulus) bark: whether pure or modified with ethanol, SC-CO2 was able to remove triterpenic acids, and the measurement and modeling of extraction curves under optimum conditions (200 bar, 40 ºC and 2.5-5.0 wt.% of ethanol) pointed the ratio between solvent flow rate and biomass weight as the appropriate scale-up criterion of the process. With this criterion, a successful experimental scale-up was achieved at three scales: 0.5, 5.0, and 80 L. Turkish oak (Quercus cerris) cork: bulk extracts containing ca. 35 wt.% of friedeline were successfully produced by SFE and the extraction curves were modeled. The selectivity to friedeline can reach up to 2.5 through a correct selection of particle size, cosolvent (ethanol) amounts and extraction time. Water hyacinth (Eichhornia crassipes) leaves and stalks: stigmasterol enriched extracts were obtained for shorter times (<1 h). The optimized conditions for total extraction yield were 250–300 bar and 5.0 wt.% ethanol, while for sterols were 300 bar and 2.5 wt.%. Tomato (Solanum lycopersicum) wastes: both carbon dioxide and ethane can be used as supercritical solvents to produce an essential oil that is rich in lycopene. The viability of the SFE was demonstrated, but while ethane led to greater productivity, further research is needed to define which one is preferable on a global basis. Gac (Momordica. cochinchinensis) fruit: it may be a promising and economically viable source of carotenes when produced by SFE at 400 bar, 70-90 , during 0.5-1.0 h. Moringa (Moringa oleifera) seeds: a techno-economic analysis unveiled that a well designed integrated process combining SFE and vacuum distillation allows the simultaneous production of an essential oil and a sterols enriched extract with 89.4 % concentration. Spent coffee (Coffea spp.) grounds: the oil produced by SFE is up to 4.1 times richer in diterpenes than n-hexane extracts, and a highly profitable process may be expected at commercial level. In the whole, the presented thesis contributes to the systematization of a scientific and technical approach to foster the industrial valorization of vegetal biomass through SFE technology

Total synthesis and stereochemical assignment of miharamycins

Tese de doutoramento, Química (Química Orgânica), 2009, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasDisponível no documentoFundação para Ciência e Tecnologia (SFRH/BD/17775/2004

Sustentabilidade religiosa e ambiental: as possibilidades da Umbanda

Umbanda, through its rituals and symbols in religious meetings, promotes an integration, in a mythical level, of all social categories. When giving rise to the identity of Umbanda, as a social and cultural practice, this syncretic and modern religion may keep alive marginalized groups’ hope to occupy spaces of social prestige and to create models of coexistence, which prioritise sustainabilities that overpass the meaning of nature, from a geographical accident possessing cultural values to the creation of a possible and more sympathetic social space. Assuming that RMRJ expresses its plurality of meanings, interrelations among the various dimensions of spatial practices and their proximity to the cultural practices, it is shown that Umbandapresents potent mechanisms of transformations of the current social-environmental conditions, which may create a new paradigm of environmental education in terms of territory management.A Umbanda, através de seus ritos e símbolos em reuniões coletivas, promove uma&nbsp;integração, no plano mítico, entre todas as categorias sociais. Ao forjar a identidade umbandista,&nbsp;como prática social e cultural, essa religião sincrética e moderna pode manter viva a esperança de&nbsp;grupos marginalizados em ocupar espaços de prestígio social e criar modelos de convívio que&nbsp;primam pelas sustentabilidades, através da transposição do significado da natureza, de acidente&nbsp; geográfico, como portadora de valores culturais para a criação de um possível espaço social mais&nbsp;solidário. &nbsp;A partir da compreensão de que a RMRJ expressa pluralidade de sentidos, interrelações&nbsp;entre as diversas dimensões das práticas espaciais e sua aproximação com as práticas culturais,&nbsp;demonstra-se como a Umbanda expressa potenciais mecanismos de transformação das condições&nbsp;socioambientais vigentes que, por sua vez, pode deslanchar um novo paradigma de educação&nbsp; ambiental no âmbito da gestão do território.&nbsp

Estudo experimental e avaliação econômica da operação de Biodigestores Tubulares para a produção de Biogás a partir de resíduos da Suinocultura.

A suinocultura é uma atividade importante do ponto de vista econômico e social. Todavia, é considerada uma atividade altamente poluente ao meio ambiente, devido ao despejo incorreto e sem o tratamento apropriado de seus resíduos, causando degradação ambiental e disseminação de doenças vinculadas pela falta de saneamento. O presente trabalho objetivou desenvolver um estudo experimental da produção de biogás utilizando biodigestores tubulares em pequenas e médias propriedades suinocultoras. O estudo foi desenvolvido no sistema de produção de suínos do IFSULDEMINAS – Campus Muzambinho, no qual conta com 56 matrizes em sistema intensivo de confinamento em ciclo completo. O sistema de tratamento de resíduos implantado foi constituído por dois biodigestores tubulares em paralelo de fluxo contínuo com capacidade total de 150 m³ por biodigestor e tempo de retenção hidráulica de 40 dias. Foram efetuadas medições diárias da temperatura, volume de resíduos e produção de biogás no qual observou durante o estudo uma temperatura média de 20,8ºC; uma produção diária de resíduos de 7,78 m³; uma produção diária de biogás de 53,7 m³ e uma produção de gás por matriz instalada de 0,96 m³ por dia. Após o levantamento dos dados, realizou-se uma análise de viabilidade técnica e econômica utilizando três métodos de avaliação de projetos de investimento, o Valor Presente Líquido (VLP); o Pay Back e a Taxa Interna de Retorno (TIR) que apontaram o retorno do investimento no segundo ano, mostrando que a implantação dos biodigestores é um investimento no qual o retorno é rápido, tornando-se atrativo com a intensificação do uso do sistema. O trabalho mostrou que os biodigestores podem ser ferramentas adequadas para diminuir a poluição causada pelos dejetos suínos e agregar valor por meio do biogás e biofertilizante às pequenas e médias propriedades rurais. Além disso, sua utilização melhora a higiene e o padrão sanitário do meio rural, diminui a disseminação de doenças, melhora a qualidade ambiental e gera empregos e renda para população rural

A DIMENSÃO ESPACIAL NA CONSTRUÇÃO IDENTITÁRIA UMBANDISTA

Product of an expressive religious syncretism, Umbanda is a religion built in Brazilian territory and has practices that sanctify spaces, through rituals that reveal the direct manifestation of divinities called orixás. The research aimed to understand the relationship between space and religious identity, based on Umbanda experiences. To achieve this goal, we conducted fi eldwork, participant observation and interviews, where we could deduce that, from the interaction between the faithful and the space, mediated by the sacred, identities emerge that, based on symbols, express beliefs and values that are part, consequently , the feeling of belonging and the Umbanda identity production.Produto de um expressivo sincretismo religioso, a Umbanda é uma religião construída em território brasileiro e possui práticas que sacralizam espaços, através de rituais que revelam a manifestação direta de divindades denominadas orixás. A pesquisa teve como objetivo entender a relação entre espaço e identidade religiosa, a partir das experiências umbandistas. Para atingirmos tal objetivo, realizamos trabalhos de campo, observação participante e entrevistas, onde pudemos deduzir que, da interação entre o fi el e o espaço, mediado pelo sagrado, emergem identidades que, fundamentadas em símbolos, exprimem crenças e valores que fazem parte, consequentemente, do sentimento de pertencimento e da produção identitária umbandista

Sensores Nanoestruturados para monitorização in-situ de Compostos Orgânicos Voláteis: Incêndios extremos na Floresta Portuguesa

Os incêndios extremos são responsáveis pela perda de inúmeras vidas humanas e conti- nuam a ter um impacto significativo na biodiversidade dos ecossistemas. Estes fenómenos não estão, ainda, completamente compreendidos. No entanto, estudos recentes propõem um novo modelo que visa a compreensão dos mesmos, sugerindo que gases inflamáveis libertados pela própria vegetação, em particular, Compostos Orgânicos Voláteis (COV) comuns na fauna mediterrânica podem, sobre condições específicas, exibir uma natureza inflamável. Deste modo, se a sua concentração atinge um certo valor pode potenciar fon- tes de ignição de incêndios e provocar mudanças repentinas no comportamento do fogo. Surge então a necessidade de desenvolvimento de sistemas que permitam a monitori- zação destes compostos. O sistema de nariz eletrónico (e-nose), consiste num conjunto de sensores com especificidade parcial onde em conjunto com um sistema de reconhe- cimento de padrões apropriado, consegue reconhecer gases complexos. Neste trabalho, filmes finos de polielétrolitos(PAH, PEI, PSS e GO), Óxidos Metálicos(TiO2 e ZnO) e Na- notubos de Carbono(MWCNT e MWCNT-COOH) foram produzidos e testados . Estes filmes foram depositados sobre um substrato de cerâmica com elétrodos interdigitados de ouro através da técnica de Layer-by-layer e pulverização catódica. Diferentes concen- trações de eucaliptol e α-pineno, de 68 a 999 ppm, foram monitorizadas pelo conjunto de 10 sensores. A resposta obtida, resultante das interações entre os compostos e filmes pro- duzidos foi caracterizada através de espetroscopia de impedância. Os resultados obtidos foram posteriormente analisados com recurso ao método de análise de componentes prin- cipais (PCA). Para todas as concentrações testadas de ambos os compostos, os resultados indicam que a maioria dos sensores desenvolvidos permite distinguir várias concentra- ções de VOCs através da sua resposta elétrica. Para ambos os compostos, as componentes principais PC1 e PC2 permitiram explica a variância dos dados em 70%, para todos os sensores. O conceito do sistema de nariz electrónico, testado através de PCA, permitiu explicar pelo menos 50% da variância dos dados, com as componentes PC1 e PC2. Os filmes de TiO2(100%O2) e ZnO depositados via sputtering e os filmes de (PAH/MWCNT)5 e (PAH/MWCNT-COOH)5 produzidos através de LbL exibiram os melhores resultados para a molécula de Eucaliptol e α-Pineno, respetivamente.Extreme wildfires cause the loss of various human lives and have a significant impact on the biodiversity of ecosystems. These phenomena are, still, not fully understood. However, recent studies have proposed a new model, suggesting that flammable gases released from heated vegetation, in particular, Volatile Organic Compounds (VOC) com- mon in Mediterranean plants may, under specific conditions exhibit a flammable nature. Thus, if their concentration reaches a certain level it may enhance fire ignition sources and, play a role in sudden changes in the fire behavior. Hence, the need for the develop- ment of a system that is capable of monitoring these compounds arises. The electronic nose (e-nose) system, which comprise an array of sensors with partial specificity and an appropriate set of pattern recognition system, can recognize complex gases. In this work, polyelectrolytes(PAH, PEI, PSS and GO), Metal Oxide(TiO2 and ZnO) and Carbon Nan- otube(MWCNT and MWCNT-COOH) based sensors were developed and tested. These thin films were deposited onto a ceramic substrate with gold interdigitated electrodes through the Layer-by-layer and sputtering techniques. Different concentrations of eu- calyptol and α-pinene, from 68 to 999 ppm, were monitored by the developed array of 10 sensors. The obtained response, resulting from the interactions between the target compounds and sensor’s thin film, was characterized by impedance spectroscopy. The analysis of these results was then carried out by the method of Principal Component Analysis (PCA). For all the tested concentrations, for both VOCs, the results show that most of the thin films can distinguish different concentrations of VOCs through their electrical response. It was further observed that the data variance is explained by the principal components PC1 and PC2 in more than 70%, for every sensor. The electronic nose concept was assessed through PCA which explained at least 50% of the data vari- ance using PC1 and PC2. TiO2(100%O2) and ZnO sputtered thin films and the thin films,(PAH/MWCNT)5 and (PAH/MWCNT-COOH)5, produced by the LbL technique attain the best results for Eucalyptol and α-pinene, respectively

A participação na construção de espaços políticos pelos umbandistas no município do Rio de Janeiro: visibilidade, reconhecimento e representatividade política

In the Municipality of Rio de Janeiro, increasing religious intolerance, the difficulty of access to public spaces and the maintenance of private spaces, and the need for adaptation of religions to the Brazilian Constitution, have led Umbandist groups to participate and / or to build political spaces and , consequently, public agendas that take into account the material and immaterial demands of the populations involved, thus creating spatial conditions that allow visibility and effectiveness of decisions in a democratic context. Thus, the article seeks to bring to light a reflection on how political spaces are part of the Umbandist groups’ strategies in the exercise of citizenship in the city of Rio de Janeiro