Investigação da relação estrutura-atividade de materiais aplicados na captura de CO2 e em sua conversão a CO

A captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS) tem se mostrado como uma estratégia promissora para diminuir as emissões antropogênicas de CO2 e, consequentemente, mitigar as mudanças climáticas. Essa refere-se a um conjunto de tecnologias as quais estão associadas à captura de CO2 dos processos industriais ou diretamente do ar e ao uso do CO2 capturado como matéria-prima para produzir produtos químicos e combustíveis de maior valor agregado. Entretanto, o desenvolvimento de materiais aplicados nestas tecnologias é crucial para torná-las adequadas e para aumentar o número de instalações CCUS operando em todo o mundo. Esta tese de doutorado tem como foco o desenvolvimento de sorventes para a captura de CO2 durante a reforma a vapor do metano que é uma rota estabelecida para produzir hidrogênio e o uso do CO2 na reação inversa de deslocamento gás-água (rWGS) aplicando os compostos intermetálicos/ligados como catalisadores. Em relação à captura de CO2, o óxido de cálcio como sorvente se tornou uma alternativa ao tratamento de gás com amina devido a vantagens como custos reduzidos de captura de CO2 e alta capacidade teórica de captura de CO2 (0,78 g CO2/gCaO). Entretanto, a sinterização das partículas de CaO durante a operação cíclica é o maior problema limitando sua implementação prática. Neste cenário, a adição de sais alcalinos tem sido relatada como uma estratégia para superar a desativação do óxido de cálcio em sistemas de captura de CO2. No primeiro estudo, investigamos a influência do dopagem de sódio no sorvente de CaO no processo de reforma do metano a vapor melhorada (SE-SMR). O objetivo foi aumentar a estabilidade do sorvente e, consequentemente, a eficiência do processo. Para isso, preparou-se um sorvente contendo sodium usando a técnica de precipitação e o óxido de cálcio puro foi obtido por calcinação de CaCO3. Os sorventes foram fisicamente misturados com 10% do catalisador Ni/Al2O3 e testados em 10 ciclos da SE-SMR a 600 °C e CH4:H2O igual a 4. Em geral, ambos os materiais mostraram 100% de conversão do CH4 e fração molar de H2 igual a 93,5 vol.%. Entretanto, com relação à estabilidade durante os ciclos SE-SMR, ficou evidenciado que a adição de sódio diminuiu a duração da pré-breakthrough em comparação com o material não dopado. Os resultados do XRD, SEM e TGA nos permitiram observar uma relação inversa de diâmetro de partícula e desempenho de captura de CO2. O sorvente Na2CO3-CaO apresentou um tamanho médio de cristalito mais alto em comparação com o CaO puro, o que levou a uma maior probabilidade das camadas de CaCO3 inativarem o óxido de cálcio e, consequentemente, causarem um forte efeito de sinterização. Além da presença de sódio, o método de precipitação e as condições de síntese podem ter causado a baixa absorção inicial de CO2 e a baixa estabilidade do adsorvente de Na2CO3-CaO. Voltando ao uso do CO2 como matéria-prima, a conversão de CO2 em CO através da reação inversa de deslocamento gás-água representa uma rota importante, visto que o CO produzido pode ser um intermediário para produzir combustíveis e produtos químicos valiosos (por exemplo, síntese de metanol). Entretanto, as reações indesejadas como a reação de metanação competem com a reação de rWGS, diminuindo a formação de CO. Portanto, o desenvolvimento de catalisadores que aumentem a seletividade do CO e minimizem a formação de CH4 é essencial e, para isso, o uso de catalisador bimetálico é uma estratégia viável. A adição de um segundo metal pode resultar em um composto com uma peculiar estrutura eletrônica e cristalina, levando a potenciais químicos que podem otimizar o desempenho catalítico. No segundo estudo, investigamos a relação estrutura-actividade do catalisador bimetálico Ni-In na reação de rWGS a 450 °C, 1 bar, e sob diferentes composições de alimentação. Ni/SiO2, Ni0,85In0,15/SiO2 e Ni0,50In0,50/SiO2 foram sintetizados pelo método hidrotérmico que resultou em um tamanho de partícula similar (~5 nm) para todos os catalisadores e uma dispersão homogênea de ambos os metais no suporte. A adição de índio promoveu a seletividade de CO (maior que 99%) mesmo com uma relação molar H2:CO2 mais alta. Os resultados in situ XRD-XAS e CO-DRIFTS revelaram que a presença de índio resultou em um catalisador com um ambiente de coordenação e ligação química diferente quando comparado com Ni/SiO2. Além disso, o índio atua como espaçador o que impede a formação de conjuntos de Ni-Ni levando a uma adsorção mais fraca de CO no Ni-In/SiO2 do que no catalisador Ni/SiO2 que pode justificar a alta seletividade de CO mostrada pelos catalisadores bimetálicos.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTese (Doutorado)Carbon capture, utilization, and storage (CCUS) have been shown as a promising strategy to decrease anthropogenic CO2 emissions and, consequently, mitigate climate change. It refers to a suite of technologies that are associated with capturing CO2 from industrial processes or directly from the air and using the CO2 captured as a feedstock to produce valuable chemicals and fuels. Nevertheless, the development of materials applied in these technologies is crucial to make them suitable and to increase the number of CCUS facilities operating worldwide. This doctoral dissertation focuses on the development of sorbent for the CO2 capture during the steam reforming of methane which is an established route to produce hydrogen and the use of CO2 in the reverse water gas shift reaction (rWGS) applying the intermetallic/alloy compounds as catalysts. Regarding CO2 capture, calcium oxide as a sorbent has become an alternative to amine scrubbing due to advantages such as reduced CO2 capture costs and high theoretical CO2 capture capacities (0.78 g CO2/gCaO). However, the sintering of CaO particles on cyclic operation is the major problem, limiting its practical implementation. In this scenario, the addition of alkali molten salts has been reported as a strategy to overcome the deactivation of calcium oxide in CO2 capture systems. In the first study, we investigated the influence of sodium doping on the CaO sorbent in the sorption-enhanced steam methane reforming process (SE-SMR). The goal was to increase the stability of the sorbent and, consequently, the efficiency of the process. For that, a Na-containing CaO sorbent was prepared using the precipitation technique and a pure calcium oxide was obtained by calcination of CaCO3. The sorbents were physically mixed with 10% Ni/Al2O3 catalyst and tested in 10 cycles of SE-SMR at 600 °C and CH4:H2O equal to 1:4. In general, both materials showed 100% of CH4 conversion and H2 molar fraction of 93.5 vol.%. However, regarding the stability during the SE-SMR cycles, it was evidenced that the addition of sodium decreased the duration of pre-breakthrough compared with the non-doped material. The XRD, SEM, and TGA results allowed us to observe an inverse relationship between particle diameter and CO2 capture performance. Na2CO3-CaO presented a higher average crystallite size compared to the pure CaO, which led to a higher probability of the CaCO3 layers to inactivate the calcium oxide and, consequently, cause a strong sintering effect. Besides the presence of sodium, the precipitation method and the synthesis conditions could have favored the low initial CO2 uptake and poor stability of the Na2CO3-CaO sorbent. Turning to the use of CO2 as a feedstock, the conversion of CO2 to CO via reverse water gas shift reaction represents an important route, since the CO produced can be an intermediate to produce fuels and valuable chemicals (e.g. methanol synthesis). However, the undesired reactions, such as the methanation reaction, compete with the rWGS reaction, decreasing the CO formation. Thereby, the development of a catalyst that enhances the CO selectivity and minimizes CH4 formation is essential and, for this, the use of bimetallic catalyst is a viable strategy. The addition of a second metal can result in a compound that has a peculiar electronic and crystal structure, leading to chemical potentials that can optimize the catalytic performance. In the second study, we investigate the structure-activity relationship of the bimetallic Ni-In catalyst in the rWGS reaction at 450 °C, 1 bar, and under different feed compositions. Ni/SiO2, Ni0.85In0.15/SiO2, and Ni0.50In0.50/SiO2 were synthesized by the hydrothermal method that resulted in similar particle size (~5 nm) for all catalysts and homogenous dispersion of both metals on the support. The addition of indium promoted CO selectivity (greater than 99%) even at a higher H2:CO2 molar ratio. In situ XRD-XAS and CO-DRIFTS results revealed that the presence of indium resulted in a catalyst with a different coordination environment and chemical bond when compared to Ni/SiO2. Moreover, the indium act as a spacer that prevents the formation of Ni-Ni ensembles leading to a weaker CO adsorption on Ni-In/SiO2 than on Ni/SiO2 catalyst, which may justify the high CO selectivity demonstrated by the bimetallic catalysts

Impacto de respostas inflamatórias crónicas na biologia de monócitos/macrófagos

Dissertação de mestrado em Ciências da SaúdeBehçet´s disease is a relapsing, multisystemic and inflammatory condition characterized by systemic vasculitis of small and large vessels. The recurrence of oral and genital ulcers as well as uveitis are hallmarks of this disease, being the involvement of gastrointestinal and nervous systems associated with worst cases of this condition. This disease has been associated with the silk-road, where it shows higher prevalence, especially in Turkey. Although the prevalence in Portugal is not high, the morbidity and mortality rates make this disease an important issue. The etiology and pathophysiology are still unclear but the current hypothesis states that individuals with genetic predisposition (mainly linked to HLA-B51 and SNPs in other genes, including IL-10) develop a systemic inflammatory type of response upon contact with some bacteria or viruses. This systemic inflammation, although with unknown origin, has been associated with an hyperactivation of monocytes/macrophages with release of proinflammatory cytokines, elevated Th1 and Th17 local levels and neutrophilia. Neutrophils show higher chemotaxis, adhesion molecules and ROS levels, which is thought to lead to the vessel damage. Although many studies have addressed the contribution of different cells to Behçet’s disease, monocytes remain poorly studied. Monocytes are a heterogeneous population, being recently subdivided into classical, intermediate and non-classical subsets based on the differential expression of CD14 and CD16. These three subsets have been associated with different functions in health, and shown to be disturbed in inflammatory disorders, such as systemic lupus erythematosus. In this study, we performed a phenotypic and functional monocyte characterization of 22 individuals from a cohort of 50 Behçet’s disease patients from Hospital de Braga, and age- and gender-matched controls. While the relative percentage of the different monocyte subsets was similar in the two groups, in patients we observed an increase in the expression of CD86 and CD206 in intermediate and non classical monocytes, respectively. We have also observed an increase in the levels of superoxide anion and a decrease in the mitochondrial mass, being the last observed in the three subsets of monocytes. Interestingly, all these differences were lost upon ex-vivo differentiation to macrophages. Our results show that the biology of monocytes from Behçet’s patients is conditioned by the chronic inflammatory environment, suggesting a role of these cells in the pathophysiology of Behçet’s disease.A doença de Behçet é uma condição inflamatória, multi-sistémica com episódios de surto-remissão, caracterizada por uma vasculite sistémica. Os sintomas que caracterizam a doença passam por ulceração recorrente a nível oral e genital, bem como uveíte, sendo que o sistema gastrointestinal e nervoso central também podem ser afetados em casos mais severos da doença. Esta doença tem sido associada à rota da seda devido a uma maior prevalência nessa área, especialmente na Turquia. Apesar desta condição não ser muito prevalente em Portugal, a morbidade e mortalidade associadas tornam esta doença um assunto de interesse elevado. A sua etiopatologia não é clara, no entanto é aceite que indivíduos com predisposição genética (ligada principalmente a HLA-B51 e a polimorfismos em outros genes como IL-10) desenvolvem uma resposta inflamatória sistémica exacerbada após contacto com algumas bactérias ou vírus. Esta resposta inflamatória, apesar de ter origem desconhecida, parece estar associada a uma híper-ativação de monócitos/macrófagos com libertação de citocinas pro inflamatórias, elevados níveis de células Th1 e Th17 locais, assim como neutrofilia. Os neutrófilos apresentam elevada quimiotaxia, adesão ao endotélio e produção de espécies reativas de oxigénio, levando a dano no endotélio. Muitos estudos têm sido realizados com o objetivo de avaliar o estado de populações celulares na doença de Behçet, no entanto os monócitos continuam pouco estudados. Os monócitos são uma população bastante heterogénea, tendo sido recentemente subdividida em clássicos, intermediários e não clássicos, de acordo com a sua expressão de CD14 e CD16. Estas três subpopulações dos monócitos estão também associadas a diferentes funções em indivíduos saudáveis, tendo sido demonstradas alterações nestas células a nível de doenças inflamatórias, como é o caso de Lúpus. No estudo realizado, foram recrutados 22 doentes de Behçet a partir de um cohort de 50 indivíduos, sendo também incluídos controlos saudáveis com idade e sexo coincidente com o grupo de doentes. Foi realizada uma análise fenotípica e funcional de monócitos e não foram encontradas diferenças relativamente à percentagem relativa de casa subtipo de monócitos, tendo sido encontrada uma sobreexpressão de CD86 e CD206 nos monócitos intermediários e não clássicos, respetivamente. Adicionalmente, também observamos um aumento nos níveis de superóxido e uma diminuição da massa mitocondrial dos monócitos dos doentes, sendo o ultimo parâmetro observado em todos os subtipos de monócitos. Os mesmos parâmetros foram avaliados em macrófagos derivados de monócitos, no entanto não foram encontradas diferenças significativas. Os resultados deste trabalho dão indicações que a biologia dos monócitos se encontra condicionada pelo ambiente inflamatório sistémico, sugerindo que estas células possam ter um papel importante na patofisiologia da doença.The work presented in this thesis was performed in the Life and Health Sciences Research Institute (ICVS), School of Medicine, University of Minho, ICVS/3B’s – PT Government Associate Laboratory, Braga/Guimarães, Portugal. This work was developed under the scope of the projects NORTE-01-0246-FEDER-000012 and NORTE-01-0145-FEDER-000013, supported by the Northern Portugal Regional Operational Programme (NORTE 2020), under the Portugal 2020 Partnership Agreement, through the European Regional Development Fund (FEDER, through the Competitiveness Factors Operational Programme (COMPETE), and by National funds, through the Foundation for Science and Technology (FCT), under the scope of the project POCI-01-0145- FEDER-007038

Osteoarthritis as a Chronic Inflammatory Disease: A Review of the Inflammatory Markers

Osteoarthritis (OA) is the most prevalent joint disease and a common cause of joint pain, functional loss, and disability. In addition to macroscopic features, such as cartilage degradation with subchondral bone remodeling, hypertrophy of the joint capsule, and osteophytes formation, several cellular and molecular alterations are present in OA, which lead to a chronic low-grade inflammation. Inflammatory mediators observed in OA joints are thought to be the downstream effectors of the pathogenesis of the disease. Although cytokines are among the most extensively studied mediators of inflammation, such as IL-1β and TNF, there has been an increase in studies showing the contribution of chemokines and adipokines in OA progression. This fact is supported by recent progress, which has considerably improved knowledge of the factors involved in the development of OA and the mechanisms responsible for its progression. Therefore, the aim of this chapter is to discuss the involvement of the inflammatory response in OA maintenance, focusing on the main inflammatory markers observed in studies with OA

The role of neutrophils in the dysfunction of central nervous system barriers

Leukocyte migration into the central nervous system (CNS) represents a central process in the development of neurological diseases with a detrimental inflammatory component. Infiltrating neutrophils have been detected inside the brain of patients with several neuroinflammatory disorders, including stroke, multiple sclerosis and Alzheimer's disease. During inflammatory responses, these highly reactive innate immune cells can rapidly extravasate and release a plethora of pro-inflammatory and cytotoxic factors, potentially inducing significant collateral tissue damage. Indeed, several studies have shown that neutrophils promote blood-brain barrier damage and increased vascular permeability during neuroinflammatory diseases. Recent studies have shown that neutrophils migrate into the meninges and choroid plexus, suggesting these cells can also damage the blood-cerebrospinal fluid barrier (BCSFB). In this review, we discuss the emerging role of neutrophils in the dysfunction of brain barriers across different neuroinflammatory conditions and describe the molecular basis and cellular interplays involved in neutrophil-mediated injury of the CNS borders

Impact of Exergames on the Mental Health of Older Adults: A Systematic Review and GRADE Evidence Synthesis

Exergames, which combine digital games and physical exercise, have become a popular alternative to traditional exercise programs and are increasingly used in the health domains. This study aimed to provide a systematic review to synthesize existing studies on the use of exergames for the mental wellbeing of healthy older adults, aggregating the collected data to identify effect size. We performed a Systematic Review and Grading of Recommendations, Assessment, Development, and Assessment (GRADE) evidence synthesis. We performed the search in the following databases: MEDLINE®, CINAHL®, SPORTDiscus, SCOPUS, SciELO, Psychology and Behavioral Sciences Collection, and Cochrane® Central Register of Controlled Trials from the first record until October 2021. Randomized controlled trials using exergames as an intervention were included. A total of 10 articles published between 2009 and 2021 were selected. Most studies used the Nintendo Wii® as the exergame in the intervention program. Interventions ranged from 6 to 12 weeks, with 8-week programs being most frequent. It was possible to observe a positive effect on mood, the reduction of apathy, anxiety and depression, self-esteem, and affection.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

QUALIDADE MICROBIOLÓGICA E FÍSICO-QUÍMICA DA GELEIA DE TAMARINDO A BASE DE DIFERENTES TIPOS DE AÇÚCARES

Tamarind (Tamarindus indica L.) is an arboreal, multipurpose plant, being considered an important food source, due to the pulp of the fruit, which can be consumed in natura or used in the preparation of juices, ice creams, liqueurs and sweets. its acidic taste and high amount of calories. Its pulp is rich in vitamins A and C, fiber, antioxidants and minerals, and is indicated for eye and heart health care. Given the above, the objective of this work was to develop a product based on tamarind pulp, evaluating the microbiological and physicochemical quality. Four formulations were made, varying the sugars: F1 (50% crystal sugar), F2 (50% refined sugar), F3 (50% brown sugar), F4 (50% demerara sugar). The parameters of pH, titratable acidity, moisture, total solids, ash and soluble solids were evaluated (°Brix would be the unit). Coliforms were also evaluated at 35°C and 45°C (NPM/g) in the different formulations of tamarind jelly. The results of these analyzes were submitted to statistics and analysis of variance and Tukey's test at a significance level of 5% using the SISVAR program. The results of the microbiological analyzes indicated that the tamarind jellies were in accordance with the parameters established by Brazilian legislation. The choice of sugar for making the jelly directly affected some factors such as acidity, humidity and total solids, factors that influence the viscosity and flavor of the jelly, in addition the choice of sugar influenced the cost of production because the different types of sugars used have very different prices. Therefore, taking into account all the factors mentioned above and the fact that crystal sugar is the most used in national cuisine, tamarind jelly based on crystal sugar is indicated for manufacturing due to its physicochemical characteristics. KEYWORDS: Jam. Tamarind. Fruit. Sugar.O tamarindo (Tamarindus indica L.) é uma planta arbórea, multiúso, sendo considerada importante fonte alimentícia, devido à polpa do fruto, que pode ser consumida in natura ou utilizada no preparo de sucos, sorvetes, licores e doces seu fruto é caracterizado pelo seu sabor ácido e grande quantidade de calorias. Sua polpa é rica em vitaminas A e C, fibras, antioxidantes e minerais, tendo indicação nos cuidados da saúde da visão e do coração. Diante o exposto o objetivo deste trabalho foi desenvolver um produto à base de polpa de tamarindo, avaliando a qualidade microbiológica e físico-química. Foram elaboradas quatro formulações variando os açúcares: F1 (50% de açúcar cristal), F2 (50% de açúcar refinado), F3 (50% de açúcar mascavo), F4 (50% de açúcar demerara). Foram avaliados os parâmetros de pH, acidez titulável, umidade, sólidos totais, cinzas e sólidos solúveis (°Brix seria a unidade). Foram avaliados também os coliformes a 35 °C e a 45 °C (NPM/g) nas diferentes formulações da geleia de tamarindo. Os resultados dessas análises foram submetidos a estatística e a análise de variância e teste de Tukey em nível de significância de 5% utilizando o programa SISVAR. Os resultados das análises microbiológicas indicaram que as geleias de tamarindo estavam de acordo com os parâmetros estabelecidos pela legislação brasileira. A escolha do açúcar para fabricação da geleia afetou diretamente em alguns fatores como acidez, umidade e sólidos totais, fatores esses que influenciam na viscosidade e sabor da geleia, além disso a escolha do açúcar influenciou no custo de produção pois os diferentes tipos de açúcares utilizados possuem preços bastante distintos uns dos outros. Portanto, levando-se em conta todos os fatores citados anteriormente e ao fato de o açúcar cristal ser o mais utilizado na culinária nacional, a geleia de tamarindo a base de açúcar cristal é indicada para a fabricação devidos às suas características físico-químicas. PALAVRAS-CHAVE: Geleia. Tamarindo. Fruta. Açúcar