O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada de macrófitos aquáticos como um material sorvente de metais pesados (Cr(III), Ni, Cu, Zn, Cd e Pb) presentes em soluções aquosas. Os macrófitos aquáticos foram coletados em recursos hídricos do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secos a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos plásticos. Diversas propriedades físicas, bioquímicas, interfaciais e químicas dos biossorventes foram analisadas. Realizaram-se estudos de sorção em batelada com soluções sintéticas de metais pesados e, posteriormente, estudos em coluna de percolação de laboratório com soluções sintéticas e efluentes industriais de atividades de mineração e metalurgia. A sorção dos metais pesados por macrófitos aquáticos não ocorre necessariamente por processos metabólicos da planta viva. A biomassa morta de algumas espécies acumula elevadas quantidades de metais por mecanismos físico-químicos. Dentre as espécies estudadas, o Potamogeton lucens é a que apresenta maior capacidade de sorção de metais pesados. As espécies Salvinia herzogii e Eichhomia crassipes também apresentam-se eficientes. A sorção dos metais ocorre por reações de troca iônica, onde o principal grupo superficial envolvido é o carboxila. O fenômeno segue o modelo de adsorção de Langmuir e os valores máximos de acumulação foram de 1,5 meq/g para o P. lucens, 0,9 meq/g para a S. herzogii e 0,7 meq/g para a E. crassipes. A sorção dos metais pesados é máxima em valores de pH acima de 5,0. O limite na faixa básica é dado pelo pH de precipitação dos elementos metálicos na forma de hidróxidos. A seguinte ordem de seletividade foi determinada para alguns dos cátions estudados: Cu+2 > H+> Zn+2 > Ni+2 > Ca+2 >Na+. A remoção dos metais pesados pode ser eficientemente realizada em colunas de percolação com leito empacotado. Após a saturação, os metais podem ser recuperados e a biomassa regenerada por eluição com soluções ácidas (por exemplo: 0,5 a 2% HCl). A biomassa dos macrófitos aquáticos mostrou-se efetiva no tratamento de efluentes de galvanoplastia e de mineração como um estágio de polimento. Em certos casos, após vários ciclos de sorção/dessorção, os biossorventes regenerados e neutralizados podem ser destinados à alimentação de animais. A calcinação dos biossorventes saturados com metais pesados permite obter concentrados de interesse metalúrgico. A alternativa tecnológica estudada é eficiente no tratamento final de efluentes líquidos contendo concentrações residuais de metais pesados. As principais vantagens deste processo são a alta cinética, a seletividade para a remoção de metais de transição e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos das propriedades superficiais dos biossorventes, química da solução aquosa, parâmetros termodinâmicos e cinética do processo. / The aim of this work was to study the dried and homogenized biomass of aquatic macrophytes as sorbent materiais for heavy metais (Cr(III), Ni, Cu, Zn, Cd and Pb) present in aqueous solutions. The aquatic macrophytes were collected in Rio Grande do Sul - Brazil, washed, dried at 60°C, ground in a bladed mixer and stored in plastic bags. Several physical, biochemical, interfacial and chemical properties of the biosorbents were analyzed. Sorption studies were carried out by batch procedures with synthetic solutions containing heavy metais. Additionally, sorption studies in a laboratory packed bed column with synthetic solutions and real efiluents from mining and metallurgical industries were performed. The results showed that it is not necessary the macrophytes be alive to remove heavy metais from aqueous solutions. The nonliving biomass of some species binds heavy metais by physico-chemical mechanisms. From the macrophytes studied, Potamogeton lucens showed the highest uptake capacity. The species Salvinia herzogii and Eichhornia crassipes also present a high capacity of heavy metal accumulation. The sorption mechanism by these biomaterials was found to occur mainly by an ion exchange reaction between dissolved metal ions and the carboxylic groups present on the plant surface. Sorption followed the Langmuir adsorption isotherm and maximum metal uptake was attained at 1,5 meq/g for P. Lucens, 0,9 meq/g for S. herzogii and 0,7 meq/g for E. crassipes. Maximum metal removal was obtained at pH higher than 5, O. The basic limit was given by the precipitation pH o f the heavy metais as hydroxides. The selectivity order o f sorption was determined as: Cu+2 > H+ > Zn+2 > Ni+2 > Ca+2 > Na+. Heavy metal removal can be efficiently carried out in packed bed columns. After sorbent saturation, metal ions can be recovered from the loaded biomass by elution with HCI solutions (for example: 0,5 a 2% HCI). Practical studies showed that this process is efficient for the treatment of electroplating and mining effluents as a polishing stage. In some cases, after several sorption/desorption cycles, the regenerated and neutralized biosorbents can be used for animal feeding. The calcination of the biosorbent loaded with heavy metais allowed to obtain a metal concentrate of metallurgical degree. The biomaterials studied are suitable for the final treatmet of liquid efiluents containing residual amounts of heavy metais. The main advantages of the process are the kinetics, the selectivity for transition metais and the low cost of the biosorbents. Results are discussed in terms of the surface properties of the materiais, solution chemistry, thermodynamic parameters and kinetic data.

O gênero Porphyra (Rhodophyta) apresenta uma considerável importância econômica, sendo extensivamente cultivado e consumido como alimento. O gênero é representado por mais de 70 espécies e apresenta ampla distribuição geográfica, desde regiões tropicais até polares. Sua taxonomia, baseada em poucos caracteres da fase macroscópica do seu ciclo de vida, é ainda bastante problemática. Para tentar entender melhor a taxonomia e a história evolutiva de Porphyra foram utilizadas metodologias de biologia molecular e características da fase conchocelis do ciclo de vida. Verificou-se que caracteres da fase microscópica podem ser utilizados para complementar os conhecimentos taxonômicos tradicionais. Para tentar elucidar a posição filogenética do gênero Porphyra na divisão Rhodophyta e, dentro do gênero, entre espécies do Atlântico, o gene nuclear que codifica para o RNA ribossomal da subunidade pequena do ribossomo (rDNA 18S) foi amplificado através de PCR, clonado e completamente sequenciado. Foram utilizadas três espécies de Porphyra da Nova Escócia (Canadá) e duas de São Paulo (Brasil). As sequências obtidas foram alinhadas com as de alguns eucariontes e de outras algas vermelhas, incluindo uma sequência publicada de \"Porphyra umbilicalis\" da França. As árvores filogenéticas foram construídas através dos métodos de parcimônia, distancia e máxima verossimilhança. As analises mostraram que o gênero Porphyra é monofilético para as cinco espécies estudadas e constitui um dos ramos mais antigos dentro das algas vermelhas já analisados. O gênero Porphyra, subclasse Bangiophycidae, apresentou uma diferença substancial em relação aos gêneros da subclasse Florrideophycidae, sustentando assim, a divisão de Rhodophyta em duas subclasses pela taxonomia tradicional. Entre os eucariontes, Porphyra divergiu ao mesmo tempo que o nuclemorfo de Cryptomonas. O alto grau de divergência genética encontrada entre espécies de Porphyra, além de indicações do registo fóssil, na literatura, sugerem que o gênero é bastante primitivo dentro das algas vermelhas. Surpreendentemente, a sequência publicada para \"Porphyra umbilicalis\" apresentou mais de 99% de identidade com uma espécie de Palmaria que pertence à subclasse Florideophycidae; neste caso, a biologia molecular serviu para comprovar a identificação errônea do exemplar cuja sequência foi publicada. Durante a análise filogenética, verificou-se a ocorrência de um intron do grupo ICI nos genes rDNA 18S de Porphyra spiralis var. amplifolia. Esse intron ocorre na mesma posição que os introns do grupo IC1 nos rDNA 18S dos fungos Pneumocystis carinii, Protomyces inouyei e da alga verde Chlorella ellipsoidea, e apresenta identidade de sequências nos domínios P1 e P2, fora da região conservada, com o intron de Pn. Carinii. Três variantes, diferindo do tamanho da seqüencia do domínio P1, foram observados em três populações com distribuição geográfica diferente. O variante maior pode se auto-processar (\"self-splice\") in vitro. Quadros abertos de leitura estão presentes nos introns, mas não correspondem a nenhum gene conhecido. Introns estão presentes no rDNA 18S de outras espécies de Porphyra, que também podem apresentar variantes do rDNA 18S sem introns / The red algas genus Porphyra has considerable economic importance, and some species are extensively cultivated for human food. The genus is represented by more than 70 species, and occurs worldwide. Its taxonomy, based mainly on morphological characters of the macroscopic phase of its life-cycle is still unsettled. Alternatives to try to understand better the taxonomy and evolutive history of the genus were ascertained. It was verified that characters of the microscopic, filamentous phase, of the life-cycle of Porphyra may be used to complement the traditional taxonomic studies. To try to elucidate the phylogenetic position of Porphyra relative to the other red algae, and within the genus, among isolates from different locations, nuclear-encoded small-subunit ribosomal RNA genes (18S rDNAs) were PCR-amplified, cloned and completely sequenced. Three species of Porphyra from Nova Scotia and two species from Brasil were aligned with 18S sequences of other eukaryotes, including one published sequence of \"Porphyra umbilicalis\" from France. Phylogenetic trees were constructed by parsimony, distance and maximum-likelihood procedures. Analysis of our data revealed that these Porphyra species represented one of the deepest branches so far discovered within red algae. There was a great degree of primary sequence difference between Porphyra (subclass Bangiophycidae), and the other red algae belonging to the subclasses Florideophycidae. These results support the division of red algae into two subclasses by traditional taxonomy. Among eukaryotes Porphyra diverges at the same point as the Cryptomonas nucleomorph. The great among of sequence divergence, and the fossil record suggest that Porphyra, my indeed, be a very primitive red alga. Surprisingly, the 18S RNA sequence of the French \"Porphyra umbilicalis\" does not fit in our Porphyra category; instead, it has more than 99% identity with a species of Palmaria belonging to the subclass Florideophycidae. Therefore it was concluded that \"P. umbilicalis\" with the published sequence was actually a Palmaria palmate that was misidentified. During the phylogenetic analysis it was found that a group IC1 intron occurs in nuclear 18S rRNA genes of Porphyra spiralis var. amplifolia. This intron occurs at the same position of the group IC1 introns in 18S rDNAs of the fungus Pneumocystis carinii, Protomyces inouyei and the green alga Chlorella ellipsoidea, and shares primary-structural identity with the Pn. Carinii intron in domains P1 and P2, outside the conserved core. Three size-variants, differing in amount of optimal sequence in P1, exist and are differentially distributed in geographically distinct populations. The largest variant can self-splice in vitro. Open reading frames are present, but do correspond to known genes. Introns are present in the 18S rDNAs of several other Porphyra species, that may also have intronless rDNA copies

En la actualidad, la necesidad de recuperación del sector de alimentos y bebidas posterior a la pandemia obliga a que la innovación sea un eje central en las propuestas de valor de restaurantes y hoteles. En tal sentido, se identificó un problema complejo, que es la búsqueda continua de la renovación de las propuestas gastronómicas en base a las tendencias actuales de consumo saludable y de productos nativos. Para abordar este problema se aplicó design thinking, donde a través de la empatía se pudo identificar claramente las necesidades del cliente, para posteriormente plantear distintos prototipos que fueron testeados para generar un aprendizaje validado a fin de definir un producto mínimo viable. De esta manera, la solución que se propone es Kusi-Cushuro, un producto basado en el procesamiento del Nostoc sphaericum, conocido con el nombre de “Cushuro”, “Murmunta” y “Llullucha”, etc, que es una cianobacteria de agua dulce con alto valor nutricional, para su venta a hoteles de 4 y 5 estrellas de la zona centro y sur del Perú. Kusi Cushuro desarrollará sus actividades con un enfoque de sostenibilidad ambiental y social, en donde se velará por una extracción inteligente y sostenible del recurso, buscando minimizar el impacto al medio ambiente en la operación del negocio, además de tener un impacto positivo en la calidad de vida de las comunidades que extraen la cianobacteria, con miras a la optimización de su productividad. En relación a la viabilidad financiera de Kusi-Cushuro, el proyecto tiene un VAN de USD783,114 lo cual representa una iniciativa de alto valor para los inversionistas. En cuanto al impacto social del negocio, Kusi-Cushuro tiene una influencia directa en el ODS 8, teniendo un IRS de 33.3%, generando un VAN Social de USD835,300. A partir de los antecedentes expuestos, se recomienda su implementación, así como la continua evaluación de la escalabilidad del negocio a otros lugares de Perú y del mundo. / Currently, the need for recovery of the food and beverage sector after the pandemic forces innovation to be a central axis in the value propositions of restaurants and hotels. In this sense, a complex problem was identified, which is the continuous search for the renewal of gastronomic proposals based on current trends in healthy consumption and native products. Design Thinking was applied to address this problem, where through empathy it was possible to clearly identify the client's needs, to later propose different prototypes that were tested to generate validated learning in order to define a minimum viable product. The proposed solution is Kusi-Cushuro, a product based on the processing of Cushuro (algae with high nutritional value) for sale to 4 and 5-star hotels in the central and southern areas of Peru. Kusi-Cushuro will develop its activities with a focus on environmental and social sustainability, where it will ensure an intelligent and sustainable extraction of the resource, seeking to minimize the impact on the environment in the operation of the business, in addition to having a positive impact on quality of life of the communities that extract the algae, with a view to optimizing their productivity. Regarding the financial viability of Kusi-Cushuro, the project has a NPV of USD783,114, which represents a high value initiative for investors. Regarding the social impact of the business, Kusi-Cushuro has a direct influence on SDG 8, having an IRS of 33.3%, generating a Social NPV of USD835,300. Based on the exposed background, its implementation is recommended, as well as the continuous evaluation of the scalability of the business to other places in Peru and the world.

La utilización de biopolímeros en reemplazo de los polímeros tradicionales sintéticos es una necesidad creciente en todos los campos de la industria. La carragenina es un polisacárido que se extrae de las algas, por lo que se considera una alternativa a tomar en cuenta ya que es un material abundante, económico y biodegradable. El objetivo principal de esta tesis es desarrollar y caracterizar nanocompuestos a partir de una matriz de carragenina con diversos nanorefuerzos tales como óxido de grafeno y nanotubos de carbono de pared simple y múltiple. Las películas obtenidas se caracterizarán estructural, térmica, morfológica y mecánicamente. Para cumplir con lo trazado en el objetivo principal, en primer lugar se procedió a hacer una revisión del estado del arte, presentando los fundamentos básicos para el desarrollo de nanocompuestos, describiendo las generalidades de la carragenina, el óxido de grafeno y los nanotubos de carbono, así como también los procesos más conocidos de síntesis de nanocompuestos. Se procedió a extraer el biopolímero de las algas y luego se elaboraron los nanocompuestos de tres tipos diferentes: los reforzados con óxido de grafeno, nanotubos de carbono de pared múltiple y nanotubos de carbono de pared simple. Cada tipo de nanocompuesto fue preparado con tres porcentajes de peso de refuerzo: 1%, 3% y 5%. Todas las películas fueron sometidas a difractómetría de rayos X, espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier, termogravimetría, calorimetría de barrido diferencial, microscopía electrónica de barrido y de fuerza atómica, y a ensayos de tracción. Los resultados obtenidos demuestran una buena interacción entre la matriz y los refuerzos, ya que las propiedades estructurales de la matriz no se ven afectadas por la presencia de nanopartículas. Las propiedades térmicas se mantienen estables ya que no existen cambios considerables en la temperatura de degradación térmica ni en la de transición vítrea, sin embargo se observa una mayor cantidad de masa remanente luego de la pirolisis de la matriz cuando esta se encuentra reforzada con los refuerzos estudiados. Las pruebas de microscopía muestran una correcta dispersión de los refuerzos a lo largo de todas las muestras por lo que se puede asegurar que el proceso de obtención de los films ha sido efectivo. Las pruebas mecánicas ofrecen notables resultados, ya que se observan mejorías considerables en todos los casos analizados. La resistencia a la tracción aumentó hasta en un 93.29% para los nanocompuestos reforzados con óxido de grafeno, y el módulo de elasticidad se elevó en un 573.11% en el caso de los nanocompuestos de nanotubos de carbono de pared simple. Las mejores propiedades mecánicas se encontraron al 5% de refuerzo en todos los casos. / Tesis

[ES] La inminente necesidad de un desarrollo sostenible ha influido en el crecimiento de la industria, abriendo el camino para la transición progresiva hacia una bioeconomía sostenible. La evolución de la industria textil, caracterizada por altos niveles de contaminación, exige la continua exploración de alternativas a los recursos fósiles y procesos contaminantes. En este sentido, el presente estudio propone la exploración de una alternativa sostenible de colorantes naturales procedentes de biomasa de algas, para su aplicación en procesos de coloración, seleccionados por su reducido impacto ambiental, tanto en el cultivo de las algas, como en la extracción de colorantes, y su posible aplicación textil. Este estudio tiene como objetivo explorar la viabilidad del uso de colorantes procedentes de algas para su aplicación en procesos de coloración textil, como la tintura por agotamiento y estampación pigmentaria. La selección de micro y macroalgas ha sido realizada según criterios que facilitan un cultivo optimizado y simple, ofreciendo diferentes colores básicos para la industria textil, como son el azul (C-ficocianina), el rojo (R-ficoeritrina), el amarillo (ß-caroteno), y el verde (Clorofila a). Los extractos líquidos concentrados en colorantes se han empleado en los procesos seleccionados de acabado textil, para conferir color a fibras naturales, como el algodón y la lana. La viabilidad de las fuentes alternativas de colorantes sostenibles mencionadas anteriormente ha sido estudiada mediante el análisis de la influencia de ciertos auxiliares de coloración, como son los mordientes. Una serie de mordientes convencionales (metálicos, y recién descubiertos) y biomordientes han sido seleccionados para investigar su capacidad de mejora de las propiedades y eficacia de coloración de los colorantes sostenibles. Asimismo, se han estudiado aproximaciones teóricas relacionados con la posible unión fibras-mordientes-colorantes. La implicación del uso de mordientes en los procesos de tintura por agotamiento y estampación pigmentaria se ha caracterizado a través de la medición de las coordenadas cromáticas del espacio de color; el espectro de reflectancia junto con la fuerza del color. El análisis se ha completado con el cálculo del coeficiente de absorción, en base al colorante remanente en los efluentes del agua residual de tintura (para los procesos de tintura). No obstante, la influencia de los mordientes sobre la calidad de los procesos de coloración ha sido evaluada mediante ensayos de medición de solideces al lavado y a la luz realizados según normativas europeas en vigor. El proceso de tintura por agotamiento se ha optimizado para determinar los valores óptimos para la temperatura, relación de baño de tintura, pH, tiempo de proceso, teniendo en cuenta la sensibilidad de los colorantes frente a los factores degradantes y de proceso. Siguiendo el carácter sostenible del proceso, se ha realizado una evaluación preliminar de los efluentes de aguas residuales de tinturas, a través de mediciones de indicadores como DBO5, DQO, contenido en metales, y el comportamiento frente a un tratamiento biológico de aguas residuales. Igualmente, se investigó el posible valor añadido de los colorantes estudiados, midiendo la capacidad de protección solar y antimicrobiana. El proceso de estampación pigmentaria abordó la investigación de la viabilidad de los colorantes mediante el empleo de la pasta de estampación sintética convencional, completada con la evaluación de la alternativa representada por la pasta de estampación natural, considerando, al mismo tiempo, la disponibilidad comercial de los componentes. Los resultados obtenidos confieren una validación preliminar de la idoneidad de la aplicación de materia colorante procedente de algas en procesos de tintura por agotamiento y la estampación pigmentaria sobre sustratos textiles de algodón y lana, a escala de laboratorio, con elementos clave para las perspectivas de funcionalización textil, abriendo así el camino para futuras investigaciones que hará posible el escalado de los procesos y el uso industrial de materiales alternativos sostenibles en la industria textil. / [CA] La creixent necessitat per a un desenvolupament sostenible ha tingut un gran impacte en el creixement de la indústria, obrint el camí per a la transició progressiva cap a una bioeconomia sostenible. L'evolució de la indústria tèxtil, caracteritzada per els alts nivells de contaminació fomenta la contínua exploració d'alternatives als recursos fòssils i processos contaminants. En aquest sentit, el present estudi proposa l'exploració d'una alternativa sostenible de colorants naturals procedents de biomassa d'algues, per a la seua aplicació en processos de coloració, seleccionats a causa de l'impacte ambiental reduït, generat pel cultiu de les algues, l'extracció de colorants, i la seua possible aplicació tèxtil. Aquest estudi té com a objectiu explorar la viabilitat de l'ús de colorants procedents d'algues per a la seua aplicació en processos de coloració tèxtil, com la tintura per esgotament i estampació pigmentària. La selecció de micro i macroalgues ha sigut realitzada segons criteris que faciliten un cultiu optimitzat i senzill, que proveeix colors bàsics per a la indústria tèxtil, com són el blau (C- ficocianina), el roig (R-ficoeritrina), el groc (ß-caroteno, i el verd (Clorofil·la a) . Els extractes líquids concentrats en colorants s'han emprat en els processos seleccionats d'acabat tèxtil, per a conferir color a fibres naturals, com el cotó i la llana. La viabilitat de les fonts alternatives de colorants sostenibles mencionades anteriorment ha sigut abordada per mitjà de l'anàlisi de la influència de certs auxiliars de coloració, com són els mordents. Una sèrie de mordents convencionals, metàl·lics, acabats de descobrir i bio mordents ha sigut seleccionada per a investigar la seua capacitat de millora de les propietats i eficàcia de coloració dels colorants sostenibles. A més a més, es va estudiar aproximacions teòriques relacionades amb la unió plausible entre fibres-mordents-colorants. La implicació de l'ús de mordents en els processos de tintura per esgotament i estampació pigmentària s'ha analitzat mitjançantassajos de caracterització, contemplant la caracterització objectiva del color per mitjà del mesurament de les coordenades cromàtiques de l'espai de color; l'espectre de reflectància junt amb la força del color; anàlisi completada pel càlcul del coeficient d'absorció, a base del colorant romanent en els efluents de l'aigua residual de tintura (per als processos de tintura). No obstant això, la influència dels mordents sobre la qualitat dels processos de coloració ha sigut avaluada per mitjà d'assajos de mesurament de solideses al llavat i a la llum realitzats segons normatives europees en vigor. El procés de tintura per esgotament ha sigut optimitzat per a determinar els valors òptims per a la temperatura, relació de bany de tintura, pH, temps de procés, valorant el caràcter sensible dels colorants front als agents degradants i de procés. Recolzant el caràcter sostenible del procés, s'ha realitzat una evaluación preliminar dels afluents d'aigües residuals de tintures, mitjançant mesuraments d'indicadors, com DBO5, DQO, contingut en metalls, i el comportament enfront d'un tractament biològic d'aigües residuals. Igualment, es va investigar el possible valor afegit dels colorants procedents d'algues, mesurant la capacitat de protecció solar i antimicrobiana. El procés d'estampació pigmentària va abordar la investigació de la viabilitat dels colorants per mitjà de l'ocupació de la pasta d'estampació sintètica convencional, completada amb l'avaluació de l'alternativa representada per la pasta d'estampació natural, considerant, al mateix temps, la disponibilitat comercial dels ingredients. Els resultats obtinguts confereixen una validació preliminar de la idoneïtat de l'aplicació de matèria colorant procedent d'algues en processos de tintura per esgotament i l'estampació pigmentària sobre substrats tèxtils de cotó i llana, a escala de laboratori, amb elements clau per a les perspectives de funcionalització tèxtil, obrint així el camí per a futures investigacions que farà possible l'escalat dels processos i l'ús industrial de materials alternatius sostenibles a la indústria tèxtil. / [EN] The crucial need for sustainable development has an immense impact on industrial evolution paving the path for a progressive transition towards a sustainable bioeconomy. Considering the pollutant evolution of the textile industry, approaches to exploring environmentally friendly alternatives to fossil-based resources and polluting processes have become the most current practice nowadays. In this sense, this study proposes the exploration of a sustainable alternative colorant material for coloration applications, from algae-based feedstock, considering the reduced environmental pressure embroiled by algae cultivation, colorant extraction, and its possible further textile application. This study explores the viability of the use of algae-based colorants for their application in exhaustion dyeing and pigment printing coloration techniques for the textile industry. Micro and macroalgae strains selection was performed according to criteria ensuring facile and optimized cultivation and the provision of basic colors for the textile industry as blue (C-phycocyanin), red (R-phycoerythrin), yellow (ß-carotene), and green (Chlorophyll-a). Liquid colorant-rich extracts were employed in the selected textile finishing processes on natural fibers, like cotton and wool. To approach the viability of these alternative sustainable colorants and enhance coloration properties and efficiencies, a series of auxiliaries were assessed, as conventional metallic and newly discovered mordants, and biomordants. Theoretical assumptions related to the plausible bonding among fibers-mordants-colorants were approximated. The auxiliaries implication in exhaustion dyeing and pigment printing processes were analyzed through a series of characterization tests, envisaging objective color characterization determined by the measurement of CIELab color coordinates; reflectance spectrum, and color strength approaching the depth of the coloration; completed by the calculation of the absorption coefficient, based on the remaining colorant matter in the wastewater effluents (for the dyeing process). Nevertheless, the mordants' influence on the quality of the coloration process was assessed through laundering and lightfastness measured according to European standards for textiles characterization. The dyeing exhaustion process was also subjected to parameters optimization in terms of the definition of optimum temperature, dyeing liquor ratio, pH, and time, considering the colorants' sensibilities for degrading and processing agents. A preliminary nearing towards the dyeing wastewater effluent quality assessment supporting the sustainability character of the process was performed through the measurement of basic water characterization indicators as BOD5, COD, metal content, and behavior against biological wastewater treatment. Furthermore, the possible added value of the algae-based colorants was investigated by measuring the antimicrobial and solar protection capacity, enlarging the application prospects of these innovative raw materials for textile applications. The pigment printing process approached the research of the feasibility of the colorants by employing the conventional synthetic printing paste, completed with the assessment of alternative natural printing paste, considering, at the same time the commercial availability of ingredients. The obtained results confer a preliminary validation of the suitability of the application of algae-based colorant matter in exhaustion dyeing and pigment printing of cotton and wool, at laboratory scale, with key elements for textile functionalization perspectives, thus paving the path for further investigation which will make possible the upscaling of the processes and industrial use of alternative sustainable materials in the textile industry. / Moldovan, S. (2021). Dyeing and Printing Natural Fibers with Algae-Based Colorants [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180349

Tesis por compendio / [ES] El objetivo de esta tesis doctoral ha sido el diseño y caracterización estructural de estructuras tipo gel basadas de polisacáridos extraídos de biomasa acuática con interés para aplicaciones relacionadas con la alimentación. Las propiedades de los polisacáridos extraídos de algas y plantas acuáticas son adecuadas para producir diferentes estructuras tipo gel basadas en la formación de redes reticuladas, como hidrogeles, aerogeles y emulsion-gels. En la primera parte de esta tesis se investigaron los diferentes mecanismos de gelificación de polisacáridos sulfatados, así como los parámetros que afectan a la estructura y las propiedades funcionales de los hidrogeles obtenidos. En base a los resultados, se evaluó la potencial aplicación de los hidrogeles y aerogeles de agar y k-carragenato para encapsular una proteína alimentaria modelo como la caseína, explorando así el efecto protector contra la hidrólisis enzimática tras digestiones gastrointestinales simuladas. En la segunda parte de esta tesis, se desarrollaron estructuras de aerogeles mediante la valorización de una fuente de biomasa residual infrautilizada, como es el Arundo donax. Con esta biomasa se generaron fracciones celulósicas con diferentes grados de purificación y extractos bioactivos solubles en agua, que posteriormente se utilizaron para producir aerogeles bioactivos híbridos. La estructura altamente porosa y la elevada capacidad de sorción de los aerogeles los convierten en excelentes candidatos para la sustitución de las almohadillas absorbentes para mantener la calidad de los productos cárnicos envasados. Los emulsion-gels son reconocidos por su gran potencial como ingredientes funcionales en la industria alimentaria como modificadores de textura y como sustitutos de grasas sólidas. Además, pueden utilizarse como vehículo para la liberación controlada de compuestos bioactivos liposolubles. Así, en la última parte de esta tesis, se investigó la naturaleza de las interacciones entre los componentes en las formulaciones de emulsion-gels basadas en polisacáridos y se relacionó con su estructura y comportamiento mecánico y reológico. Después de estudiar el mecanismo de gelificación de los emulsion-gels de carragenato, estos sistemas se adaptaron y utilizaron para dos diferentes aplicaciones relevantes para los sectores de alimentación y biomedicina. En primer lugar, se produjeron y evaluaron estructuras gelificadas a partir de emulsion-gels de agar y k-carragenato y aerogeles cargados de aceite como encapsulantes de un bioactivo lipofílico como la curcumina. Los resultados mostraron que el tipo de polisacárido y el estado físico de las redes del gel tenían un impacto en la estructura de los productos de la digestión. Por otro lado, se evaluó el potencial de los emulsion-gels basados en polisacáridos sulfatados (k-carragenato y agar) para la producción de un material capaz de simular tejido graso. Los resultados evidencian que los emulsions-gels de agar son adecuadas para producir materiales que simulan las propiedades dieléctricas para imitar tejidos de bajo y alto contenido en agua. / [CA] L'objectiu d'aquesta tesi doctoral ha sigut, el disseny i caracterització estructural d'estructures tipus gel, basades en polisacàrids extrets de biomassa aquàtica amb interès per a aplicacions relacionades amb l'alimentació. Les propietats dels polisacàrids extrets d'algues i plantes aquàtiques, són adequades per a produir diferents estructures tipus gel basades en la formació de xarxes reticulades, com a hidrogels, aerogels i emulsió-gels. En la primera part d'aquesta tesi es van investigar els diferents mecanismes de gelificació de polisacàrids sulfatats, així com els paràmetres que afecten l'estructura i les propietats funcionals dels hidrogels obtinguts. Sobre la base dels resultats, es va avaluar la potencial aplicació dels hidrogels i aerogels d'agar i k-carraguenina per a encapsular una proteïna alimentària model com la caseïna, explorant així l'efecte protector contra la hidròlisi enzimàtica després de digestions gastrointestinals simulades. A la segona part d'aquesta tesi, es van desenvolupar estructures d' aerogels mitjançant la valorització d'una font de biomassa residual infrautilitzada, com és el Arundo donax. Amb aquesta biomassa es van generar fraccions cel·lulòsiques amb diferents graus de purificació i extractes bioactius solubles en aigua, que posteriorment es van utilitzar per a produir aerogels bioactius híbrids. L'estructura altament porosa i l'elevada capacitat de sorció dels aerogels els converteixen en excel·lents candidats per a la substitució dels coixinets absorbents per a mantenir la qualitat dels productes carnis envasats. Els emulsió-gels són reconeguts pel seu gran potencial com a ingredients funcionals en la indústria alimentària com a modificadors de textura i com a substituts de greixos sòlids. A més, poden utilitzar-se com a vehicle per a l'alliberament controlat de compostos bioactius liposolubles. Així, a l'última part d'aquesta tesi, es va investigar la naturalesa de les interaccions entre els components dins les formulacions d' emulsió-gels basades en polisacàrids i es va relacionar amb la seua estructura i comportament mecànic i reològic. Després d'estudiar el mecanisme de gelificació dels emulsió-gels de carraguenina, aquests sistemes es van adaptar i es van utilitzar per a dues aplicacions diferents, rellevants per als sectors de l' alimentació i la biomedicina. En primer lloc, es van produir i van avaluar estructures gelificades a partir de emulsió-gels d'agar i k-carraguenina i aerogels carregats d'oli com a encapsulants d'un bioactiu lipofílic com la curcumina. Els resultats van mostrar que el tipus de polisacàrid i l'estat físic de les xarxes del gel tenien un impacte en l'estructura dels productes de la digestió. D'altra banda, es va avaluar el potencial dels emulsió-gels basats en polisacàrids sulfatats (k-carraguenina i agar) per a la producció d'un material capaç de simular teixit gras. Els resultats evidencien que els emulsió-gels d'agar són adequats per a produir materials que simulen les propietats dielèctriques podentimitar teixits de baix i alt contingut en aigua. / [EN] The aim of this doctoral thesis was to design and characterize the structure of gel-like structures based on polysaccharides extracted from aquatic biomass, with interest for food-related applications. The properties of polysaccharides extracted from seaweeds and aquatic plants make them suitable to produce a range of gel-like structures based on the formation of interconnected networks, such as hydrogels, aerogels and emulsion-gels. In the first part of this thesis, the different gelation mechanism of sulphated polysaccharides and the parameters affecting the structure and functional properties of the obtained hydrogels were investigated. Based on the results, the potential application of agar and k-carrageenan hydrogels and aerogels to encapsulate a model food protein such as casein was evaluated, thus exploring the protective effect against the enzymatic hydrolysis upon simulated gastrointestinal digestions. In the second part of this thesis, aerogel structures were developed by valorising an underutilized waste biomass source such as Arundo donax. This biomass was used to generate cellulosic fractions with different purification degrees and water-soluble bioactive extracts, which were subsequently used to produce hybrid bioactive aerogels. The highly porous structure and high sorption capacity of aerogels make them excellent candidates for the replacement of absorbent pads to maintain the quality of packaged meat products. Emulsion-gels are recognized for their great potential as functional ingredients in the food industry to modify texture and for solid fat replacement. Moreover, they can be used as a delivery vehicle for the controlled release of fat-soluble bioactive compounds. Thus, in the last part, the nature of interactions between the components in polysaccharide-based emulsion-gel formulations was investigated and related to their structure and mechanical and rheological behavior. After studying the gelation mechanism of carrageenan emulsion-gels, these systems were adapted and used for two different applications relevant to the food and biomedicine sectors. Firstly, oil-filled gel-like structures from agar and k-carrageenan emulsion-gels and oil-filled aerogels were produced and evaluated as carriers of a lipophilic bioactive such as curcumin. The results showed that the polysaccharide type and the physical state of the gel network had an impact on the structure of the digestion products. On the other hand, the potential of emulsion-gels based on sulphated polysaccharides (k-carrageenan and agar) for the production of tissue mimicking phantoms was evaluated. The results evidence that the agar emulsion-gels are suitable to produce materials simulating the dielectric properties to mimic low- and high-water content tissues. / Synchrotron experiments were performed at NCD beamline at ALBA Synchrotron with the collaboration of ALBA staff (2018022638 project). This work was financially supported by the grant RTI2018-094268-B-C22 (MCIU/AEI/FEDER, UE). Part of this work was supported by the COST Action ES1408 European network for algal-bioproducts (EUALGAE). Cynthia Fontes-Candia is recipient of a pre-doctoral grant from CONACYT (MEX/Ref. 306680). The projects RTI2018-094268-B-C22 and RTI2018-094408-J-I00 were funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe”. This work has also received financial support from project PID2019-107663RB-I00 from the Spanish Ministry of Science and Innovation (MICINN). Cynthia Fontes-Candia is recipient of a pre-doctoral grant from CONACYT (MEX/Ref. 306680). Marta Martinez-Sanz is recipient of a Juan de la Cierva (IJCI-2015-23389) contract from the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness. / Fontes Candia, C. (2022). Development and Characterization of Gel-Like Structures from Aquatic Biomass for Food Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181564 / Compendio

Sustainable agriculture practices include a better exploitation of soil natural resources. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) plays an important role in this context, with native communities in soils that establishes a mutualistic association with most plant species and maximizes their access to mineral nutrients, especially phosphorus. Seed treatment may consist in a good alternative to stimulate AMF root colonization, since early stages of crop growth, by using biostimulant formulations applied to seeds. This research had the objective to evaluate the early mycorrhization of soybean plants in response to seaweed extracts applied to seeds. The treatments consisted of a control (CTR, distilled water), two seaweed extracts, from Ascophyllum nodosum (ANE) and Ecklonia maxima (EME) species and a synthetic formulation containing formononetin (FOR), commercially used as mycorrhization stimulant. The first experiment was conducted in greenhouse, with the aim to evaluate different parameters of soybean early growth and development and AMF root colonization in response to the seed treatments, under different rates of phosphorus added to the soil (0, 50, 100 and 200 mg.dm-3). The second experiment was conducted in growth chamber, with the objective to evaluate qualitative and quantitative aspects of mycorrhization in response to the seed treatments with biostimulants, at early plant growth stages. In this experiment, the influence of treatments on the structure of AMF, bacterial and fungal communities in the soybean rhizosphere were analyzed, through PCR/T- RFLP fingerprinting. Phosphorus rates applied to soil significantly influenced (P<0.10) biometric and physiological parameters of soybean plants, while the seed treatments only influenced leaf chlorophyll content and nitrogen balance at a significant level, despite some trends to increase leaf area, shoot dry mass and nodulation. Formononetin applied to soybean seeds increases AMF root colonization compared to control, independently of P rate applied to soil, while ANE and EME presented intermediate values for this parameter, not differing from both control and formononetin. When considered some qualitative parameters of mycorrhiza establishment, such as frequency and intensity of mycorrhization, both synthetic and natural biostimulants presented significant improvements, with EME and FOR providing higher values in general. The phenological stage of soybean significantly influenced AMF, bacterial and fungal community structures in rizosphere, while the biostimulant seed treatments only significantly influenced the bacterial community. However, a relatively large variation in the microbial community structures could be attributed to the interaction between phenological stage of plants and the seed treatment with biostimulants. / Práticas agrícolas sustentáveis incluem uma melhor exploração dos recursos naturais do solo. Os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) desempenham um papel importante neste contexto, com comunidades nativas nos solos que estabelecem uma associação mutualística com a maioria das espécies cultivadas e maximizam o acesso a nutrientes minerais, especialmente o fósforo. O tratamento de sementes pode consistir em uma alternativa interessante para estimular a colonização por FMA, desde estádios iniciais de crescimento da cultura, utilizando formulações de bioestimulantes aplicadas às sementes. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a micorrização precoce de plantas de soja em resposta a extratos de algas aplicados nas sementes. Os tratamentos consistiram de uma testemunha (CTR, água destilada), dois extratos de algas marinhas, das espécies Ascophyllum nodosum (ANE) e Ecklonia máxima (EME) e uma formulação sintética contendo formononetina (FOR), comercialmente utilizada como estimulante de micorrização. O primeiro experimento foi conduzido em casa de vegetação, com o objetivo de avaliar diferentes parâmetros de crescimento e desenvolvimento inicial das plantas de soja e a colonização de raízes por FMA, em resposta aos tratamentos de sementes; estas avaliações foram realizadas sob diferentes doses de fósforo adicionadas ao solo (0, 50, 100 e 200 mg.dm-3). O segundo experimento foi conduzido em câmara de crescimento, com o objetivo de avaliar aspectos qualitativos e quantitativos da micorrização em resposta ao tratamento de sementes com bioestimulantes, nas fases iniciais de crescimento das plantas. Neste experimento, analisou-se a influência dos tratamentos na estrutura de comunidades de FMA, bactérias e fungos na rizosfera das plantas de soja, através de PCR/T-RFLP. As doses de fósforo aplicadas no solo influenciaram significativamente (P<0,10) nos parâmetros biométricos e fisiológicos das plantas de soja, enquanto os tratamentos de sementes influenciaram significativamente apenas o teor de clorofila e o balanço de nitrogênio. A formononetina aplicada nas sementes de soja aumentou a colonização da raiz por FMA em relação ao controle, independentemente da dose de P aplicada ao solo, enquanto ANE e EME apresentaram valores intermediários para este parâmetro, não diferindo tanto da testemunha como da formononetina. Quando considerados alguns parâmetros qualitativos do estabelecimento de micorrizas, tanto os bioestimulantes sintéticos como os naturais apresentaram melhorias significativas. O estádio fenológico da soja influenciou significativamente as estruturas de comunidades de FMA, bactérias e fungos na rizosfera das plantas de soja, enquanto os tratamentos de sementes com bioestimulantes somente influenciaram significativamente a comunidade bacteriana. No entanto, uma variação relativamente grande nas estruturas da comunidade microbiana pôde ser atribuída à interação entre estádio fenológico das plantas e o tratamento de sementes com bioestimulantes.

O presente trabalho foi desenvolvido para compor um modelo de educação ambiental no Jardim Botânico do Estado de São Paulo, localizado no Parque Estadual Fontes do Ipiranga (PEFI). Devido ao seu propósito educacional, o projeto educativo foi desenvolvido com o apoio de dois professores do ensino básico e de pesquisadores do Núcleo de Educação Ambiental do Jardim Botânico do Estado de São Paulo e das Seções de Ecologia e Ficologia do Instituto de Botânica. O modelo considerou quatro sistemas hídricos do PEFI, a Nascente do Riacho do Ipiranga e os Lagos do Jardim Botânico \"Nascentes, Ninféias e Bugios\", como base para a construção de instrumentos ordenadores de visitas monitoradas de professores do ensino básico e seus alunos ao Jardim Botânico. Como base do projeto, abordou-se o tema meio ambiente como transversal às disciplinas clássicas do sistema educacional brasileiro e empreenderam-se as ações do projeto através do conhecimento de diferentes profissionais sobre o meio ambiente que compuseram o grupo de trabalho e, ao mesmo, buscou-se integrar as ações às reais necessidades dos docentes do Ensino Básico. Nesse sentido, foi essencial a participação dos dois professores de escolas do entorno do Jardim Botânico nas etapas organizacionais do projeto. A caracterização da área de estudo baseou-se em seus aspectos históricos e físicos, bem como na qualidade sanitária dos corpos aquáticos considerados. As determinações físicas-químicas e microbiológicas revelaram uma condição sanitária satisfatória das águas, contudo os valores de coliformes fecais e totais encontrados nos lagos sugerem contaminação de origem animal, comum à região. A produtividade primária também foi determinada para cada corpo aquático, encontrando-se baixos valores de clorofila a nos três lagos e na nascente. Os tipos de algas microscópicas observadas foram os gêneros Chrysochromulina, Ankistrodesmus, Scenedesmus, Cosmarium, Navicula, Eunotia, Cryptomonas, Closterium, Gomphonema, Pinnularia, Pleurotaenium, Arthrospira, Oedogonium, Euastrum, Monoraphidium, Staurastrum, Pleurotaenium, Mallomonas e Chlamydomonas. De acordo com a tabela Carlson (Índice de Estado Trófico) a Nascente e o Lago das Nascentes são considerados oligotróficos, enquanto que o Lago dos Bugios e o das Ninféias, mesotróficos. A primeira ação do projeto, um curso teórico-prático, buscou-se integrar os professores do ensino básico em temas relacionados ao meio ambiente, particularmente naqueles de maior relevância aos profissionais atuantes no Jardim Botânico. Posteriormente, os professores participaram de ações para formatação de instrumentos educativos para visitação monitorada ao jardim, que resultaram na elaboração de um manual de visitação do professor, contendo um mapa da área de visitação e explicações de placas sinalizadoras. Para o núcleo de educação ambiental do Jardim Botânico foi disponibilizada a estrutura básica de um curso de capacitação de professores do ensino básico em temas sobre o meio ambiente, bem como a documentação fotográfica da área estudada, os critérios para a admissão de visita monitorada e os procedimentos para adequação do local da Nascente do Riacho do Ipiranga à visitação pública. Finalmente, deve-se ressaltar que o tema escolhido para a realização dessa dissertação de mestrado foi originado da percepção dos pesquisadores do Instituto de Botânica em destacar a importância do Jardim Botânico através de seus sistemas hídricos, e como poderiam ser utilizados como instrumento educativo nas escolas de São Paulo. Nesse sentido, optou-se por enriquecer o clássico foco dado aos jardins botânicos em todo o mundo, no qual a maioria dos visitantes apenas observa a vegetação local e exótica. Assim, pode-se afirmar que o trabalho empreendido se constituirá em uma contribuição ao professor com a missão de inserir a dimensão ambiental nas mais variadas disciplinas do ensino básico. / The present work was developed to make up a model of environmental education at the botanical garden in São Paulo state, located at Parque Estadual Fontes do Ipiranga (PEFI). Due to the educational purpose, the project was developed with the support of two teachers of basic teaching and with researchers from Nucleo de Educação Ambiental of Botanical Garden of São Paulo state and the Section of Ecology and Phycology of Botanical Institute. The pattern considered four hybrid systems of PEFI: the source of Riacho do Ipiranga and the lakes of Nascentes, Ninféias and Bugios as basis for the making of order instruments to monitor the visits of teachers of Basic Teaching and their students to the botanical garden. As a base for the project, the environmental theme was broached as transversal to the classical subjects of the Brazilian Teaching System and the actions of the project were undertaken through the knowledge of different professionals about the environment that took part of the working group and, to the same work, it was tried the integration of actions to the real needs of the Teaching Staff of Basic Teaching. That way, the participation of two teachers from schools was essential around the Botanical Garden to organize the steps of the project. The studies of the area characterization were based in its historical and physical aspects such as sanitary quality of aquatic bodies that were considered. The physical-chemical and microbiological determination showed a satisfactory sanitary condition of the water, however, the total fecal coliform values found in the lakes suggest contamination of animal origin common in the region. The primary productivity was also determined for each aquatic body finding low chlorophyll values a in the three lakes and in the source. The kind of microscopical algae observed were Crysochromulina, Ankistrodemus, Scenesdemus, Cosmarium, Navicula, Eunotia, Cryptomonas, Closterium, Gomphonema, Pinnularia, Pleuroteanium, Arthrospira, Oedogonium, Euastrum, Monoraphidium, Mallomonas and Chlamydomonas kinds. According to Carlson\'s chart (Indice de Estado Trófico), the Nascente and the Lago das Nascentes are considered oligotrophic, while Bugios and Ninféias lakes are mesotrophic ones. The first project, a theoric-practical course, tried the integration of basic teaching teachers on themes related to the environment, particulary the ones of greater relevance to the professionals of the botanical garden. Afterwards, the teachers took part in the actions to form educative instruments for monitored visits to the Garden, what turned out into an elaboration of a teachers\' visit manual, which has a map of the area to be visited with explanations and sign boards. A course, to prepare Basic Education teachers on themes about the environment, was prepared for the nucleo de educação ambiental of the botanical garden which has photos and documents about the area which was researched, also, the criteria for the monitored visit and procedures to suit the Nascente do Riacho do Ipiranga for public visits. Finally, we must emphasize that the chosen theme for the achievement of this Master Essay had its origin from the understanding of the researchers at the Instituto de Botanica in outstanding the importance of the botanical garden through its hydric systems, and how they could be used as educational instrument in schools in São Paulo. This way, it was chosen to enrich the classical focus given to the botanical gardens all over the world, where most of visitors only watch the exotic and local vegetation. This way, we can say that the work that was done will be a contribution to the teacher with the purpose of inserting an environmental dimension in the varied subjects of the basic teaching.

Este trabalho envolve o estudo sobre os níveis de pigmentos fotossintéticos, carotenóides e clorofilas, presentes nas algas marinhas Tetraselmis gracilis e Gracilaria tenuistipitata, em condições de senescência celular e estresse antropogênico (poluição metálica). Em razão do papel fundamental dos carotenóides na organização de membranas tilacóides, o papel estrutural de carotenos e do extrato metanólico de T. gracilis em bicamadas lipídicas também foi avaliado. Para estes estudos foram realizados o cultivo, coleta e construção das curvas de crescimento das algas, obtenção dos cromatogramas típicos, identificação de alguns pigmentos fotossintéticos através de padrões, análise dos extratos brutos em diferentes fases de crescimento e respectiva quantificação. Foram realizados bioensaios de toxicidade dos metais Cd, Cu, Hg e Pb e foram estimados os parâmetros toxicológicos CE15 e CE50 (concentração efetiva para a redução de 15 e 50%, respectivamente, do crescimento algal). Os modelos de estresse agudo e crônico foram construídos para cada metal e a quantificação dos pigmentos fotossintéticos foi realizada. Lipossomos foram confeccionados com a incorporação de carotenos e do extrato metanólico de T. gracilis na bicamada e foram realizadas medidas de espalhamento de luz, de calorimetria, do diâmetro hidrodinâmico e de fosfolípides. A cinética de liberação e de permeação de NO foi estudada através de medidas de fluorescência e de quimiluminescência. Também foi realizada a extração e pré-isolamento dos carotenóides presentes em T. gracilis. Os mecanismos de defesa contra espécies reativas de oxigênio foram diferentes em razão das distintas variações observadas nos níveis de pigmentos para cada metal estudado e tipo de estresse. Também foi observado um aumento do nível de pigmentos em função do aumento do tempo de exposição correspondendo provavelmente a uma estratégia aclimatativa extremamente importante no papel de adaptação e sobrevivência de organismos fotossintéticos, o que torna este tipo de avaliação, principalmente dos níveis de carotenóides, uma ferramenta útil como parâmetro de avaliação de poluição ambiental, além do emprego da biomassa como ferramenta de biorremoção de metais. Em relação aos valores de CE50 observados, o valor encontrado para o Cu foi inferior ao padrão previsto na Resolução do CONAMA no 357. Portanto, efluentes contendo Cu em níveis permitidos poderão causar danos à biota marinha. Mais ainda, sugere-se que os limites recomendáveis para este metal deverão ser revistos e alterados para a preservação de ecossistemas aquáticos. A incorporação do extrato de T. gracilis ocasionou uma grande perturbação na estruturação da membrana, resultando na fluidificação da bicamada lipídica, independente da fase de crescimento. O β-caroteno e o licopeno interferem na estruturação de bicamadas lipídicas diminuindo o diâmetro hidrodinâmico das vesículas unilamelares grandes, efeito ainda não descrito na literatura, reduzindo o valor da temperatura na qual se inicia a transição de fase, alargando a faixa onde ocorre a transição, reduzindo os valores capacidade calorífica e da entalpia e, conseqüentemente, modificando a cooperatividade da transição. Somente o β-caroteno causou fluidificação do sistema lipídico e aumento da velocidade de permeação de NO através da membrana, sugerindo o provável papel do β-caroteno na modulação de propriedades físicas da membrana. / This work involves the study of the levels of photosynthetic pigments, carotenoids and chlorophylls, contained in the marine algae Tetraselmis gracilis and Gracilaria tenuistipitata, under conditions of cellular senescence and anthropogenic stress (metallic pollution). Due to the fundamental organizational role of carotenoids in thylakoid membranes, its structural features in lipid bilayers were evaluated. Also in this last mentioned study, it was employed the methanolic extract of T. gracilis. In order to perform these studies, the algae were cultivated and the growth curves determined. Also, the typical chromatograms were obtained, and some photosynthetic pigments were identified trough commercial standards, which were then analyzed and quantified in crude extracts of different growth phases. The toxicity of the metals Cd, Cu, Hg and Pb were determined trough bioassays, which led to the toxicological parameters EC15 and EC50 estimation (the effective concentration that causes 15 and 50% of reduction of the algal growth, respectively). For each metal, the acute and chronic stress models were built, and the photosynthetic pigments contents\' quantified. Liposomes were constructed with the incorporation of carotenes and of the T. gracilis\' methanolic extract in the bilayer, which were then submitted to light scattering, calorimetric, hydrodynamic radius and phospholipid assays. Fluorescence and chemiluminescence measurements were used to study the NO kinetics of liberation and permeation. Also, it was accomplished the extraction and pre-isolation of carotenes contained in T. gracilis. For each type of metal and stress occasioned, different levels of pigments were observed, a consequence of the different mechanisms employed against reactive oxygen species. At higher exposure periods, higher pigments\' contents were quantified, which probably corresponds to an algae acclimatative strategy. The EC50 value found for Cu is higher than the standard one previously stated in the CONAMA\'s nº 357 resolution. This means that effluents containing Cu, in levels allowed by the law, may cause damage to the marine biota. Moreover, it\'s suggested a reevaluation of the standard limiting value for this metal, in order to preserve aquatic ecosystems. A higher fluidity of the lipid bilayer, occasioned by a large perturbation of the membrane\'s structure, was accomplished by incorporating the extract of T. gracilis. This was observed independently of the cells\' growth phase. &$946;-carotene and licopene interfere in the lipid bilayer structure, lowering the hydrodynamic diameter of large unilamellar vesicles, an effect not previously reported in literature. This reduces the temperature were the phase transition initiates, broadens the transition gap, lowers the calorific capacity and enthalpy values, consequently, modifying the transition cooperation. Only β-carotene induces a higher fluidity of the lipid system and a faster NO permeation trough the membrane, which suggests that it may modify physical properties of the membrane.

Moluscos bivalves são organismos filtradores capazes de concentrar susbtâncias produzidas por microalgas tóxicas. No estado de Santa Catarina, líder na produção nacional, os cultivos têm sido oficialmente monitorados para a detecção de ficotoxinas causadoras dos Envenenamentos Diarreico (DSP), Amnésico (ASP) e Paralisante (PSP) por Consumo de Moluscos nas partes comestíveis. Amostras de água também são coletadas para a quantificação de algas nocivas. O objetivo deste trabalho foi sugerir o uso de áreas amostrais para coletas semanais, bem como calcular o tamanho das amostras agrupadas e analisar os dados de ocorrência. Diferentes cenários foram desenvolvidos para simular a variação dos tamanhos amostrais, utilizando-se o EpiTools®. Considerando-se uma alta prevalência e altas sensibilidades dos testes, é possível sugerir dois pools amostrais para a detecção de Toxinas Lipofíficas (2x30), duas para detectar PSP (2x15) e uma para detectar ASP (1x20) em cada uma das 24 áreas amostrais sugeridas. Se o teste de Cromatografia Líquida com Espectrometria de Massa (LC-MS/MS) for validado para todas as biotoxinas, apenas um pool amostral seria suficiente (1x15). Informações espaçotemporais de ocorrência também foram analisadas e apenas ficotoxinas causadoras de DSP foram encontradas. Utilizando-se os softwares SaTScan® e QGIS 2.12.2- Lyon®, foram desenvolvidos mapas de calor com os dois clusters espaciais encontrados para as detecções de DSP em moluscos e os quatro para Dinophysis acuminata (≥100cels/L) em amostras de água. Os resultados com maiores riscos relativos corresponderam ao cluster temporal do segundo semestre de 2014, os clusters espaciais das áreas 7 a 11 para DSP e áreas de 7 a 9 para D. acuminata. Esses resultados poderão contribuir para o planejamento de estratégias a serem incorporadas num futuro sistema de vigilância de moluscos bivalves do estado. / Bivalve molluscs are filtering organisms capable to concentrate substances produced by toxic microalgae. In Santa Catarina state, main Brazilian producer, the crops have been officially monitored for the detection of phycotoxins that cause Diarrheic (DSP), Amnesic (ASP), and Paralyzing (PSP) Shellfish Poisonings in edible parts. Water samples are also collected for harmful algae quantification. The goal of this study was to suggest the use of areas to be weekly sampled, as well as to calculate pooled sample sizes and to analyze the occurrence data. Different scenarios were developed to simulate the variation of sample sizes in EpiTools®. Considering a high prevalence and high tests sensitivities, we can suggest two pools to detect Lipophilic Toxins (2x30), two to detect PSP (2x15), and one to detect ASP (1x20) in each of the 24 suggested sampling areas. If the test of Liquid Chromatography with Mass Spectrometry (LC-MS/MS) becomes validated for all biotoxins, only one pool would be enough (1x15). Space-time occurence information was also analyzed and only phycotoxins causing DSP were found. Using SaTScan® and QGIS 2.12.2-Lyon® softwares, we developed heatmaps with two clusters found for DSP detection in shellfish and the four found for Dinophysis acuminate (≥100cels/L) in water samples. The results with higher relative risk values corresponded to the time cluster of the second semester of 2014, spatial cluster of the areas 7 to 11 for DSP, and areas 7 to 9 for D. acuminate. These results can contribute for the strategic plans to be incorporated in a future bivalve molluscs surveillance system of the state.