Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-06-20T18:27:12Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Lívia Saraiva.pdf: 2509123 bytes, checksum: bb7298d31365da46681c004f463bd2f9 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-06-20T18:27:27Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Lívia Saraiva.pdf: 2509123 bytes, checksum: bb7298d31365da46681c004f463bd2f9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-20T18:27:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação_Lívia Saraiva.pdf: 2509123 bytes, checksum: bb7298d31365da46681c004f463bd2f9 (MD5) Previous issue date: 2018-05-21 / The leakage or release of diesel oil in soil and in hydric bodies, due to its composition by toxic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), may lead to changes in the environmental quality of the affected matrices. In this sense, bioremediation has been a well studied technique, considering the existence of many microorganisms that present a degradation capacity of such contaminants. The rhizobacterias, which have a high production capacity for biosurfactants, become a viable alternative because they are non-pathogenic microorganisms and thus safe to plants and animals. Therefore, considering that floodplain soils are regions that are subject to the petroleum derivatives contamination, and considering that rhizobacteria are species that are present in this soil type and can aid in the degradation process, the aim study proposed the determination of the individual PAH biodegradation potential of five isolates of rhizobacteria, and of the consortium of this five species, in samples of floodplain of amazon contaminated with diesel oil. For this, an experiment was carried out using the microbial suspension with 1 × 107 UFC.mL-1 of each bacterial type and the consortium in 500 g of autoclaved soil and diesel oil as carbon source. In addition, were done two samples control: (A) 500 g of autoclaved soil and diesel oil and (B) 500 g of natural soil and diesel oil. After the experiment was set up, the samples were collected for PAH determination at the times zero, 48 hours, 5, 10, 15 and 21 days. After 21 days of the experimentation, the bacteria INPA R574 and INPA 598 degraded 57.37% and 41.53%, respectively, of ΣPAH, while the others had an increase in concentration of ΣPAH. After 2 days, when the best degradation rates were observed, the specie INPA R574 was the microorganism that most stood out. In the treatment of ΣPAH, this bacterium degraded 62.15%, while, individually, it reduced the concentrations of acenaphtene, phenanthrene and benzo(a)pyrene in 86.47%, 44.65% and 79.72% respectively. In the same time, the consortium presented rates of degradation of 64.36%, higher value, however close to the individual rate of INPA R574. The INPA R548 microorganism did not significantly contribute to the degradation of any of the contaminants studied, as well as ΣPAH. The control sample (A) showed relevant degradation rates, suggesting the nutrients added to the control favored the growth of native soil bacteria that were able to degrade the PAH of the diesel added to the samples. / O vazamento ou derramamento de óleo diesel em solo e corpos hídricos, devido sua composição por compostos tóxicos como os hidrocarbonetos policíclicos aromático (HPA), pode levar à alteração da qualidade ambiental das matrizes atingidas. Nesse sentido a biorremediação tem sido uma técnica bastante estudada, considerando a existência de muitos microrganismos que apresentam eficiência na degradação de tais contaminantes. As rizobactérias, que possuem alto poder de produção de biossurfactantes, tornam-se uma alternativa viável por serem microrganismos não patogênicos e, assim, seguros a plantas e animais. Diante disso, considerando que os solos de várzea são regiões sujeitas à contaminação por derivados de petróleo e considerando que as rizobactérias são espécies que estão presentes nesse tipo de solo e podem auxiliar no processo de degradação, o presente estudo propôs-se a determinar o potencial individual de biodegradação de HPA de cinco isolados de rizobactérias e do consórcio das cinco espécies em amostras de solo de várzea da Amazônia contaminado com óleo diesel. Para isso, foi realizado um experimento utilizando suspensão microbiana com 1 × 107 UFC.mL-1 de cada espécie e do consórcio entre elas, em 500 g de solo autoclavado e óleo diesel como fonte de carbono. Além disso, foram feitas duas amostras controle: (A) 500 g de solo autoclavado e óleo diesel e (B) 500 g de solo natural e óleo diesel. Após a montagem do experimento foram realizadas coletas para determinação dos HPA nos tempos 0, 2, 5, 10, 15 e 21 dias. Após os 21 dias do experimento, as bactérias INPA R574 e INPA R598 degradaram 57,37% e 41,53%, respectivamente, do ΣHPA, enquanto as demais apresentaram aumento na concentração do ΣHPA. Após 2 dias, onde observaram-se as melhores taxas de degradação, a espécie INPA R574 foi o microrganismo que mais se destacou. Em se tratando do ΣHPA, essa bactéria degradou 62,15%, enquanto que, de maneira individual, reduziu as concentrações de acenafteno, fenantreno e benzo(a)pireno em 86,47%, 44,65% e 79,72%, respectivamente. No mesmo tempo, o consórcio apresentou taxa de 64,36%, valor superior, no entanto bem próximo à taxa individual da espécie INPA R574. O microrganismo INPA R548 foi o que não contribuiu de maneira significativa para a degradação de nenhum dos contaminantes estudados, bem como do ΣHPA. A amostra controle A apresentou taxas de degradação relevantes, sugerindo que os nutrientes adicionados ao controle favoreceram o crescimento de bactérias nativas do solo que foram capazes de degradar os HPA do diesel adicionado às amostras.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Os BTEX sÃo os hidrocarbonetos monoaromÃticos que agregam maior risco ao meio ambiente, principalmente devido Ãs caracterÃsticas tÃxicas e carcinogÃnicas. Dentre os mÃtodos usualmente aplicados na remoÃÃo de BTEX em Ãguas contaminadas, o tratamento anaerÃbio tem merecido destaque principalmente em relaÃÃo aos baixos custos. Nesse sentido, buscou-se avaliar a remoÃÃo anaerÃbia de BTEX sob condiÃÃes metanogÃnicas, desnitrificantes e sulfetogÃnicas. Adicionalmente, desenvolveu-se uma metodologia analÃtica de detecÃÃo dos BTEX por cromatografia gasosa, utilizando-se a tÃcnica do headspace. Foram realizados ensaios em fluxo contÃnuo em trÃs biorreatores anaerÃbios em trÃs fases complementares e subsequentes: 1) aclimataÃÃo, com etanol como Ãnica fonte de carbono e energia; 2) metanogÃnica, na presenÃa de etanol e BTEX; e 3) mesmas condiÃÃes da fase anterior, mas com dois reatores sendo suplementados com os aceptores nitrato e sulfato, respectivamente, numa razÃo DQO/aceptor de aproximadamente 11. Preliminarmente, avaliou-se a atividade metanogÃnica especÃfica (AME) do consÃrcio microbiano utilizando trÃs substratos distintos (glicose, Ãcido acÃtico, e mistura de Ãcidos graxos volÃteis), por meio do qual o volume produzido de biogÃs e sua composiÃÃo em termos de metano e gÃs carbÃnico foram determinados, respectivamente, pelo mÃtodo manomÃtrico e por cromatografia gasosa. Na segunda fase do experimento em fluxo contÃnuo, os reatores foram alimentados com soluÃÃo sintÃtica de BTEX (~ 5 mg/L de cada composto) solubilizados em etanol, e operados com um TDH de 48 h, a 27ÂC. As concentraÃÃes dos BTEX foram determinadas por metodologia desenvolvida e validada neste estudo, por meio da qual os BTEX eram extraÃdos por headspace (tÃcnica que foi otimizada utilizando delineamento composto central rotacional), e analisados por cromatografia. Ressalte-se que o mÃtodo analÃtico proposto para a determinaÃÃo de BTEX mostrou-se bastante seletivo, preciso, linear e com baixos valores de limite de detecÃÃo e quantificaÃÃo, 0,13 a 0,48 μg/L e 0,43 a 1,61 μg/L, respectivamente. A glicose foi o melhor substrato para o consÃrcio microbiano utilizado, sendo obtido um valor de AME de 0,63 gDQO/gSSV.d. Os reatores avaliados mostraram-se bastante estÃveis durante todas as fases do experimento, com elevadas remoÃÃes de DQO (em mÃdia 90%). Com relaÃÃo à remoÃÃo de BTEX, de uma forma geral, as menores eficiÃncias de remoÃÃo foram encontradas para o benzeno (40-63%), independente do tipo de aceptor final de elÃtrons, indicando a difÃcil biodegradaÃÃo desse composto sob condiÃÃes anaerÃbias, enquanto que as maiores eficiÃncias foram observadas para os xilenos, chegando a remoÃÃes de atà 90%. Tais valores levam em conta possÃveis interferÃncias de adsorÃÃo e de volatilizaÃÃo. TambÃm foi notado que deve haver uma sinergia entre os distintos compostos e esta pode exercer um forte efeito sobre as eficiÃncias de remoÃÃo dos BTEX. Comparando-se os trÃs reatores, notou-se que nÃo houve melhora significativa nas eficiÃncias de remoÃÃo dos compostos na presenÃa de nitrato ou sulfato, mas sim uma tendÃncia de aumento na eficiÃncia entre os reatores na ordem: reator metanogÃnico>Reator desnitrificante>Reator sulfetogÃnico. Tal desempenho pode ser atribuÃdo ao fato de os microrganismos sulfetogÃnicos e desnitrificantes terem preferido oxidar o etanol e nÃo os BTEX para a reduÃÃo dos aceptores, diminuindo assim as eficiÃncias de remoÃÃo de BTEX nessas condiÃÃes. / BTEX are monoaromatic hydrocarbons compounds which represent a high risk to the environment, mainly due to their toxic and carcinogenic characteristics. Among the methods usually applied to the removal of BTEX from contaminated waters, anaerobic treatment has drawn attention especially because of its low cost. Accordingly, anaerobic biodegradation of BTEX was assessed under methanogenic, denitrifying and sulfidogenic conditions. Additionally, an analytical method for detection of BTEX by gas chromatography using the technique of headspace was developed. Continuous-flow experiments were conducted using three anaerobic bioreactors in three subsequent complementary phases: 1) adaptation, with ethanol as the sole source of carbon and energy, 2) methanogenic, in presence of ethanol and BTEX, and 3) the same conditions as the previous phase but with two reactors supplemented with nitrate and sulfate acceptors, respectively, at a COD/acceptor ratio of approximately 11. Preliminarily, the specific methanogenic activity (SMA) of the microbial consortium was assessed using three different substrates (glucose, acetic acid and a mixture of volatile fatty acids), in which the volume of biogas produced and its composition in terms of methane and carbon dioxide were determined, respectively, by manometric method and gas chromatography. In the second phase of the continuous-flow experiment, the reactors were fed with a synthetic solution of BTEX (~ 5 mg/L of each compound) dissolved in ethanol and were operated at an HRT of 48 h at an average temperature of 27 ÂC. Concentrations of BTEX compounds were determined by the methodology developed and validated in this study, by which the BTEX were extracted by headspace (technique optimized by central composite rotational design) and analyzed by chromatography. The proposed analytical method for the determination of BTEX was very selective, precise, linear and presented low detection limit and quantification values, from 0.13 to 0.48 μg/L and from 0.43 to 1.61 μg/L, respectively. Glucose was the best substrate for the microbial consortium used, and a SMA value of 0.63 g COD/g SSVÂd was obtained. The reactors evaluated were quite stable during all phases of the experiment with high COD removals (90% on average). Regarding BTEX removal, in general, the lowest removal efficiencies were found for benzene (40-63%), regardless of the final electron acceptor used, indicating that the biodegradation of this compound is difficult under anaerobic conditions, whereas the highest efficiencies were observed for xylenes, reaching a 90% removal. These numbers already took into account the possible interference of adsorption and volatilization. It was also noted that there should be a synergy between the different compounds and this may exert a strong effect on the BTEX removal efficiencies. Comparing the three reactors studied, it was not observed a significant improvement in the removal efficiencies of the compounds in the presence of nitrate or sulfate, but a tendency of an increase in efficiency between the reactors was verified as follows: methanogenic reactor > denitrifying reactor > sulfidogenic reactor. This performance can be attributed to the fact that the denitrifying and sulfidogenic microorganisms have preferred to oxidize ethanol instead of BTEX to reduce the acceptors, thus decreasing BTEX removal efficiencies under these conditions.

Este estudo relata a síntese dos catalisadores heterogêneos Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP e Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP. São sistemas que aliam as propriedades catalíticas de metaloporfirinas, com as propriedades magnéticas das nanopartículas de magnetita (Fe3O4) numa matriz estruturada de sílica mesoporosa MCM-41. A síntese das nanopartículas de Fe3O4 foi seguida pelo revestimento de sua superfície com camada fina de sílica (Fe3O4@nSiO2). Em seguida, a estrutura mesoporosa da sílica MCM-41 foi formada sobre as partículas recobertas na presença de brometo de hexadeciltrimetilamônio, como surfatante, e tetraetilortosilicato, como o precursor de sílica, obtendo-se o compósito Fe3O4@nSiO2@MCM-41. No processo de síntese do compósito Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E), o mesitileno foi incorporado como agente expansor de estrutura, a fim de se obter poros com diâmetros maiores que os característicos para a sílica mesoporosa MCM-41. Os compósitos foram funcionalizados com o agente sililante 3-aminopropiltrietoxisilano. Esta etapa permitiu a imobilização covalente da [Mn(TF5PP)]Cl nos compósitos através de uma reação de substituição nucleofílica aromática, gerando os catalisadores Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP e Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP. Caracterizações por espectroscopia no ultravioleta-visível e no infravermelho, reflectância difusa no UV-Vis, magnetometria de amostra vibrante, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão e isotermas de adsorção-dessorção de N2, permitiram compreender a estrutura e morfologia dos catalisadores. A atividade catalítica dos sistemas na oxidação de hidrocarbonetos ((Z) ciclo-octeno e ciclo-hexano) e na oxidação de fármaco (mirtazapina) foi avaliada; iodosilbenzeno ou ácido meta-cloroperoxibenzóico, foram utilizados como agente doador de oxigênio. Os testes catalíticos com os hidrocarbonetos demonstraram maiores rendimentos de epóxido para o catalisador Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP do que o catalisador Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP. Estes rendimentos altos para o primeiro foram atribuídos ao seu maior tamanho de poros. Ambos os catalisadores foram seletivos para o produto ciclo-hexanol, indicando um comportamento biomimético. A oxidação do fármaco, nas condições deste estudo preliminar, gerou um metabólito que difere dos dois principais metabólitos (8-hidroximirtazapina e demetilmirtazapina) obtidos em estudos com enzimas P450. Estudos controle de oxidação do fármaco com manganês porfirina em solução revelaram que este sistema foi seletivo para formação do produto demetilmirtazapina. / This study reports on the preparation of the Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP and Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP heterogeneous catalysts. They are systems that allies the catalytic properties of metalloporphyrins with the magnetic properties of magnetite (Fe3O4) nanoparticles in a structured matrix of MCM-41 mesoporous silica. Synthesis of Fe3O4 nanoparticles was followed by surface coating with a thin silica layer (Fe3O4@nSiO2). Then, a MCM-41-type mesoporous silica structure was grown over the coated particles in the presence of hexadecyltrimethylammonium bromide, as surfactant, and tetraethylorthosilicate, as the silica precursor, to yield the Fe3O4@nSiO2@MCM-41 composite. It was incorporated into the synthesis route of Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E) composite the mesitylene as expanding agent structure, in order to obtain pores with diameters greater than the characteristic for the MCM-41 mesoporous silica. The resulting composites was functionalized with the silylating agent 3-aminopropyltriethoxysilane. This enabled covalent immobilization of [Mn(TF5PP)]Cl onto the composite via a nucleophilic aromatic substitution reaction, to afford the Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP and Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP catalysts. Characterization of the catalysts by ultraviolet-visible and infrared spectroscopies, UV-Vis diffuse reflectance, vibrating sample magnetometer, X-ray diffractometry, scanning and transmission electron microscopies and N2 adsorption-desorption isotherm, aimed to understand the structure and morphology of the catalysts. The catalytic activity of the systems in hydrocarbon oxidation ((Z)-cyclooctene and cyclohexane) and the drug oxidation (mirtazapine) was evaluated; iodosylbenzene or meta-chloroperoxybenzoic acid, were used as the oxygen donor agent. The catalytic tests with the hydrocarbons demonstrated higher yields of epoxide for Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP than Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP catalyst. These high yields for the first catalyst, were attributed to larger pore size. Both catalysts were selective for the cyclohexanol product, indicating a biomimetic behavior. The drug oxidation, under the preliminary study conditions, generated a metabolite that differs from the two major metabolites (8-hydroxy mirtazapine and demethylmirtazapine) obtained in studies with P450 enzymes. Control drug oxidation studies with manganese porphyrin solution revealed that this system was selective for formation of demethylmirtazapine product.

Neste trabalho, foram estudadas a oxidação do cicloexano e a epoxidação do (Z)- cicloocteno com iodosilbenzeno (PhIO) e H2O2 como oxidantes, comparando as FeIIIclorinas pentafluorossubstituídas com as FeIIIporfirinas, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl e [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 como catalisadores em meio homogêneo e suportadas via ligação iônica e/ou covalente em matrizes de sílica quimicamente modificada. No caso do substrato (Z)-cicloocteno, os metalocomplexos utilizados levaram a rendimentos elevados para formação do ciclooctenóxido, tanto em meio homogêneo quanto heterogêneo, quando PhIO foi utilizado como oxidante. A atividade catalítica foi mantida mesmo após três reciclagens sucessivas. Com o H2O2 como oxidante, os rendimentos foram menores exceto com o metanol, quando se observa um aumento nos rendimentos de epoxidação, porque favorece a formação do intermediário ativo FeIIIhidroperóxido. Já os sistemas heterogeneizados apresentam desempenho bastante inferior quando comparado aos catalisadores em solução. Os melhores rendimentos foram observados com DCE um solvente mais viscoso que aumenta o tempo de vida da gaiola do solvente favorecendo o processo biomimético. Os catalisadores imobilizados foram caracterizados por espectroscopias UV-Vis e de RPE. Estas técnicas deram informações do estado de oxidação e de spin do metal, bem como a geometria do macrociclo na superfície da matriz sólida. Os resultados catalíticos puderam ser explicados pela natureza dos grupos funcionais que ligam o metalocomplexo à sílica, bem como, pelas informações fornecidas pela técnica de RPE quanto ao estado de oxidação do ferro e à geometria dos metalocomplexos imobilizados, dando consistência aos mecanismos propostos nos processos de oxidação. / In this work, the cyclohexane oxidation and the (Z)-cyclooctene epoxidation with iodosylbenzene (PhIO) e H2O2 as oxidants were studied. A comparison between fluorinated FeIIIchlorins and FeIIIporphyrins, [Fe(TFPCMG)]Cl, [Fe(TFPCMGCH3)]Cl2, [Fe(TFPP)]Cl, [Fe(TF4TMAPP)](CF3SO3)5 as catalysts was made either in solution or supported in silica matrices via eletrostatic interaction and/or covalent bonds. In the case of (Z)-cyclooctene epoxidation by PhIO, all the studied metallocomplexes achieved high yields for the epoxide production in both homogeneous and heterogeneous systems. The catalytic activity was maintained even after three successive recyclings. On the other hand, when H2O2 was used as oxidant the yields were lower. Differently, raised yields of epoxidation were observed when using methanol as solvent due to favored formation of the active intermediate FeIIIhydroperoxide. The performance of the heterogeneous systems was significantly lower than that of the catalysts in solution. The best yields were observed with DCE, a viscous solvent that probably raises the shelf life of the solvent cage favoring the biomimetic process. The supported systems were characterized by EPR and UV-Vis spectroscopies. These techniques gave information about the oxidation state and the metal spin, as well as the macrocycle geometry on the solid matrix surface. The catalytic results were explained by the nature of the functional groups that bound the metallocomplex to the silica matrix. In addition, the information obtained by the EPR technique regarding the state of oxidation of iron and the geometry of the supported metallocomplexes gave consistence to the proposed mechanisms in the oxidation processes.

A presente tese envolve um estudo experimental da ebulição convectiva no interior de um dissipador de calor baseado em multi-microcanais. Resultados experimentais para perda de pressão e coeficiente de transferência de calor foram levantados para os hidrocarbonetos R600a (isobutano), R290 (propano) e R1270 (propileno), fluidos com reduzido GWP (Global Warming Potential) e ODP (Ozone Depletion Potential) nulo. O desempenho termo-hidráulico destes fluidos foi avaliado em um dissipador de calor de cobre, contendo cinquenta canais paralelos com seção transversal retangular de 123x494 µm2 , 15 mm de comprimento e área de base de 15x15 mm2. Os experimentos foram realizados para fluxos de calor de até 400 kW/m2, velocidade mássica variando entre 165 e 823 kg/m2s, graus de sub-resfriamento do líquido na entrada da seção de testes de 5, 10 e 15°C e temperaturas de saturação de 21 e 25°C. Os dados experimentais foram amplamente analisados e discutidos, focando o efeito do fluido refrigerante. Oscilações dos sinais de temperatura e pressão foram analisadas parametricamente visando caracterizar efeitos de instabilidades térmicas. Adicionalmente, realizou-se análise comparativa de desempenho dos refrigerantes baseada na 2ª Lei da Termodinâmica. Os dados para hidrocarbonetos foram comparados com resultados de trabalhos prévios para o refrigerante R134a levantados na mesma seção de testes e utilizando a mesma bancada experimental. A partir destes dados, conclui-se que os hidrocarbonetos proporcionam coeficientes de transferência de calor superiores ao R134a. Em geral, o coeficiente de transferência de calor apresenta a seguinte ordem decrescente: R290, R1270, R600a e R134a. No entanto, o R290 necessitou superaquecimentos da parede superiores ao R1270 para iniciar o processo de ebulição. O refrigerante R1270 proporcionou perdas de pressão totais inferiores aos demais fluidos segundo a seguinte ordem decrescente: R600a, R134a, R290 e R1270. O refrigerante R1270 apresentou frequências de oscilação inferiores na temperatura da câmara de saída. Baseado na análise de desempenho da 2ª Lei da Termodinâmica, conclui-se que, as irreversibilidades devido ao processo de transferência de calor foram predominantes quando comparadas àquelas devido à perda de pressão. Através desta análise também constatou-se o melhor desempenho para o refrigerante R290. / The present thesis concerns an experimental study on flow boiling inside a microchannel array. Experimental results for two-phase pressure drop and heat transfer coefficient were acquired for the hydrocarbons R600a (isobutane), R290 (propane) and R1270 (propylene). These fluids present low Global Warming Potential (GWP) and null Ozone Depletion Potential (ODP). The cooling performance of these hydrocarbons were evaluated for a copper heat sink containing fifty parallel microchannels. The microchannels are rectangular with cross section of 123x494 µm2, 15 mm length and a footprint area of 15x15 mm2. The experimental evaluation was performed in a test facility located at the Laboratory of Thermal and Fluid Engineering of School of Engineering of São Carlos, University of Sao Paulo. The experiments were performed for heat fluxes up to 400 kW/m2, mass velocities from 165 to 823 kg/m2s, degrees of liquid subcooling at the test section inlet of 5, 10 and 15°C and saturation temperatures of 21 and 25°C. The experimental data were carefully analyzed and discussed focusing on the effects of the fluid on the heat sink thermal hydraulic performance. Fluctuations in the temperature and pressure were analyzed parametrically in order to evaluate thermal instability effects. Additionally, an exergy analysis was performed to evaluate the refrigerant efficiency during convective evaporation. Subsequently, the parametric effects and performance of hydrocarbons were compared with previous results for refrigerant R134a obtained in the same test facility and under the same experimental conditions. The refrigerant R290 provided heat transfer coefficients higher than R600a and R1270. However, R290 needed a degree of wall superheating for the onset of nucleate boiling higher than R1270. Based on the exergy analysis it was concluded that, the irreversibility associated to the heat transfer process are predominant compared with the irreversibility due to the pressure drop. According to the Second Law analyses it was also concluded R290 as the fluid providing the best performance.

Os Planctomycetes são bactérias que possuem características peculiares, ainda pouco conhecidas. São bactérias de difícil cultivo, sendo descritas em diversos ambientes, mas frequentemente isoladas de ambientes marinhos, principalmente em associações com algas. Aqui apresentamos um amplo estudo deste grupo em solos de manguezais, e reportamos de maneira inovadora o isolamento dessas bactérias. A comparação das comunidades de Planctomycetes em manguezais com diferentes históricos de contaminação permitiu fazer inferências sobre a resposta da comunidade ao ambiente. A análise de sequências pertencentes a este filo, obtidas a partir de amostras dos manguezais - tanto sequências do gene 16S DNAr ou sequências metagenômicas - permitiu inferir sobre a diversidade e as funções destes grupos nos solos dos manguezais estudados. Destacam-se dentre estas o aumento da biodiversidade deste grupo em áreas contaminadas, e as evidências de sua participação na degradação de xenobióticos (demonstrada por predição metagenômica baseada em biblioteca de 16S rDNA, e análise de sequencias metagenômicas). Com estes resultados, foram encontrados em dados metagenômicos, a ocorrência de genes envolvidos na biodegradação de compostos intermediários centrais das vias de degradação. Adicionalmente, mesmo com a dificuldade no cultivo de membros desse grupo, foram obtidos 43 isolados afiliados filogeneticamente principalmente às espécies Blastopirellula marina, Rhodopirellula baltica e Planctomycetes sp. e Pirellula. Foram selecionados dois isolados (Rhodopirellula sp. MGV e Rhodopirellula baltica BR-MGV) para estudos genômicos e metabólicos (via análise de consumo de diferentes fontes de carbono-Biolog). Além disso, foi realizado teste de degradação de hidrocarbonetos com os 43 isolados aferindo as respostas ao contato com contaminantes como hexadecano, naftaleno, fenantreno e fenol. Cinco isolados mostraram a capacidade em degradar três diferentes hidrocarbonetos exceto fenantreno. Estes isolados (Blastopirellula cremea Hex-1 MGV, Blastopirellula marina Nap-Phe MGV, Blastopirellula cremea Hex-2 MGV, Blastopirellula cremea Hex PRIS-MGV e Blastopirellula marina Nap PRIS-MGV) foram enviados a uma análise genômica e suas anotações indicaram a presença de genes envolvidos em vias de degradação de hidrocarbonetos corroborando com o teste realizado em laboratório de degradação dos hidrocarbonetos. Além disso, foi observada através das anotações dos genomas desses microrganismos a ocorrência de síntese de metabólitos secundários, sendo os principais terpenos, bacteriocinas e resorcinol. / Planctomycetes are bacteria with peculiar characteristics and still little known. They are bacteria of difficult cultivation, being described in diverse environments, but often isolated from marine environments, mainly in associations with algae. Here we present an extensive study of this group in mangrove soils and report in an innovative way the isolation of these bacteria. The comparison of the communities of Planctomycetes in mangroves with different contamination histories allowed to make inferences about the response of the community to the environment. The analysis of sequences from this phylum, obtained from samples of the mangroves - both sequences of the 16S DNAr gene or metagenomic sequences - allowed to infer about the diversity and the functions of these groups in the mangrove soils studied. The highlights are the increase of this group\'s biodiversity in contaminated areas, and evidence of its participation in the degradation of xenobiotics (demonstrated by 16S rDNA library-based metagenomic prediction and metagenomic sequence analysis). With these results, the occurrence of genes involved in the biodegradation of central intermediates of the degradation pathways was found in metagenomic data. In addition, even with the difficulty in the cultivation of members of this group, 43 isolates belonging to this phylum were obtained phylogenetically, mainly the species Blastopirellula marina, Rhodopirellula baltica and Planctomycetes sp. and Pirellula. Two isolates (Rhodopirellula sp. MGV and Rhodopirellula baltica BR-MGV) were selected for genomic and metabolic studies (via consumption analysis of different sources of carbon-Biolog). Furthermore, a hydrocarbon degradation test was performed with this library of 43 isolates, assessing the responses to contact with contaminants such as hexadecane, naphthalene, phenanthrene and phenol. Five isolates showed the ability to degrade three different hydrocarbons except phenanthrene. These isolates (Blastopirellula cremea Hex-1 MGV, Blastopirellula marina Nap-Phe MGV, Blastopirellula cremea Hex-2 MGV, Blastopirellula cremea Hex PRIS-MGV and Blastopirellula marina Nap PRISMGV) were sent to a genomic analysis and their notes indicated the presence of genes involved in hydrocarbon degradation pathways, corroborating with the laboratory test for hydrocarbon degradation. In addition, the synthesis of secondary metabolites was evaluated through the annotations of the genomes of these microorganisms, being the main terpenes, bacteriocins and resorcinol.

Os hidrocarbonetos cuticulares têm importante papel no processo de reconhecimento dos membros da colônia de insetos sociais. Muitos estudos têm mostrado variações qualitativas e quantitativas nestes compostos entre os insetos adultos. Contudo, abordagens referentes à modulação do perfil destes compostos durante a formação da cutícula são escassas, e se restringem aos estágios larval de holometábolos e de ninfas de hemimetábolos. O principal objetivo dessa pesquisa foi caracterizar o perfil de hidrocarbonetos cuticulares e a expressão de genes potencialmente relacionados à sua biossíntese durante o processo de formação e maturação da cutícula adulta. Os perfis de hidrocarbonetos foram caracterizados por meio de GC/MS e mostraram diferenças quantitativas marcantes que significativamente discriminaram as cutículas pupal, adulta-farata e adulta. Em paralelo, sequências de enzimas que catalisam a desaturação (desaturases) ou elongação (elongases) de lipídeos, disponíveis no banco de dados do NCBI, foram utilizadas para o desenho de primers e estudo da expressão gênica por meio de RT-qPCR. Cinco genes de desaturases, e oito genes de elongases mostraram variação de expressão estatisticamente significante no tegumento de abelhas adultas em comparação com pupas e adultas-faratas. Testes de correlação entre os perfis de expressão gênica e de hidrocarbonetos cuticulares evidenciaram os genes potencialmente envolvidos com a biossíntese destes compostos para a formação e maturação da cutícula. Estes resultados corroboram a hipótese de que nos insetos sociais, a cutícula só amadurece completamente por ocasião do início da atividade de forrageamento. Associando estes dados a análises de evolução molecular das desaturases e elongases, pudemos sugerir as etapas da via de síntese de hidrocarbonetos catalisadas por estas enzimas, e assim eleger genes candidatos a futuro silenciamento mediado por RNA de interferência para pesquisa de função. / Cuticular hydrocarbons are important for recognition of nestmates in social insect colonies. Many studies have shown qualitative and quantitative variations in the cuticular hydrocarbons between adult insects. However, approaches on developmental profiles of these compounds during cuticle formation and differentiation are scarce, and restricted to larval stages of holometabolous and nymphs of hemimetabolous. The main objective of this work was to characterize the cuticular hydrocarbons profiles and the expression of genes potentially involved in the biosynthesis of these compounds during the synthesis and differentiation of the adult cuticle in the honeybee. The hydrocarbons profiles were characterized using GC/MS and showed remarkable quantitative differences, thus discriminating the pupal, pharate-adult and adult cuticles from each other. In parallel, we used annotated sequences of enzymes catalyzing lipid desaturation (desaturases) or elongation (elongases), available in NCBI data bank, for primers design and gene expression analysis using RT-qPCR. Five desaturase genes and eight elongase genes showed statistically significant expression changes in the integument of adult bees in comparison to pupae and pharate-adults. Correlation tests supported roles of some of the desaturase and elongase genes in hydrocarbons biosynthesis for incorporation into adult cuticle. In addition, these results go along with the hypothesis that in social insects the cuticle is just completed when the insect starts forager activity. Taken together, these data and an analysis on the molecular evolution of desaturases and elongases allowed suggesting the steps in the pathway of cuticular hydrocarbons biosynthesis that are catalyzed by these enzymes, and also allowed to elect candidate genes for further functional studies using gene silencing mediated by RNAi.

Vazamentos decorrentes de acidentes envolvendo dutos constituem uma fonte potencial de contaminação das águas subsuperficiais, superficiais e dos componentes dos meios físico e biológico, em geral. Neste trabalho são analisados os problemas ambientais decorrentes de possíveis vazamentos dos produtos transportados no poliduto OSBRA, no trecho situado entre Porto Ferreira e Ribeirão Preto (SP). Este trecho está localizado em uma área de intensa ocupação agrícola, atravessando extensa área de recarga da Formação Botucatu e de basaltos fraturados pertencentes à Formação Serra Geral, além de vários canais de drenagem. Todas estas áreas estão, portanto, sujeitas à contaminação em caso de acidentes envolvendo o duto. Neste trabalho são apontados os principais agentes deflagadores de possíveis acidentes no trecho e analisados os diferentes contextos de contaminação de acordo com as características do meio físico e do produto liberado. / Leakage from pipeline constitute a potential source of groundwater and surface water contamination as well as to geological and biological environment components. In this research the environmental problems due to leaking of petroleum products transported by OSBRA pipeline, which runs between Porto Ferreira and Ribeirão Preto (SP), are analyzed. It is located in an area of intense agricultural management, crossing large and recharge area of Botucatu Formation and fractured basaltic rocks from Serra Geral Formation. All these areas are, therefore, subject to the contamination in case of accidents involving the pipeline. The aim of this research is to analyze the agents responsible by the accidents and to determine the different types of contamination according to the main characteristic of the environment and spill material.

No município de Ribeirão Preto - SP, a qualidade das águas subterrâneas está diante de uma ameaça potencial por vazamento dos diversos tanques de armazenamento de combustíveis. O abastecimento público de água é realizado totalmente a partir do manancial subterrâneo. Tendo em vista a toxidade de muitos dos componentes de derivados de petróleo, é de elevada importância a avaliação do risco de contaminação por tais substâncias, que é alvo do estudo aqui proposto. O objetivo do trabalho foi avaliar as distribuições espaciais e temporais das concentrações de hidrocarbonetos em torno dos poços de bombeamento ativados e delinear as áreas de proteção em torno dos poços de abastecimento público de água susceptíveis à contaminação por hidrocarbonetos. Para execução do objeto da presente pesquisa foram utilizados modelos semi-analíticos, através do software Well Head Protection Area (WHPA) e modelos da API (American Petroleum Institute), como SESOlL, AT123D e JURY, contidos no pacote DSS (Decision Support System), APIDSS. Foram aplicados os modelos SESOlL (zona não saturada) e AT123D (zona saturada) e avaliadas as concentrações nos pontos receptores (poços tubulares em operação). Também foi aplicado o módulo de entrada química para cálculo do risco para saúde humana para estes modelos tendo sido utilizadas as rotas de exposição de ingestão de água contaminada, inalação durante o banho e contato dermal com água contaminada. Analisou-se a sensibilidade dos modelos do APIDSS, simulando vazamentos baseados no trabalho de OLIVEIRA (1992) para valores de dispersividade longitudinal de 15 m e 20 m. A etapa seguinte foi a identificação dos pontos de maior risco e delimitação das Áreas de Proteção de Poços (APPs) através do software WHPA. A seguir estas áreas foram sobrepostas à carta de vulnerabilidade à contaminação das águas subterrâneas na região de Ribeirão Preto - SP (FERREIRA, 1992). Em torno dos poços de abastecimento de água foram observadas concentrações de BTEX fazendo-se uso do fotoionizador modelo DL-101. / In the city of Ribeirão Preto - SP, the quality of groundwater is in front of a potential threat by leaching of several fuels storage tanks. The public supply is fully performed from ground source. In the view of toxility of many of components of petroleum deriveds, it is high importance the assessment of risk of contamination by such substances, that is target of study intended here. The goal of this work was to assess the spatial and time distribution of hydrocarbons concentrations around the actived pumping wells and to outline the well head protection area around the public supply wells susceptibles to contamination by hyclrocarbons. For to perform the goal this research were used semi analytical models, by software well head protection area (WHPA) and API\'s models (American Petroleum Institute), like SESOIL, AT123D and Jury, inside of DSS package (Decision Support System) , APlDSS. It were applied the SESOIL (non satured) and AT123D (satured zone) models and assessed the receiver points concentrations. Also it were applied the chemical input module for risk assessment for human health for that models had been used contaminated water intake, inhalation during shower and dermal contact with contaminate water routes of exposition. It was assessed the sensibility of APIDDS\'s models, simulating leaching based on work of OLIVEIRA (1992) for values of longitudinal dispersivities of 15 and 20 meters. The following stage was the identification of greatest risk points and delimitation of well heads protection areas (WHPAs) throught software WHPA. Following these areas were puted on to vulnerability chart to groundwater contamination at the region of Ribeirão Preto - SP (FERREIRA, 1992). Around these water supply wells were observated BTEX concentrations throught use of photoionizatior DL-101.

Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T13:13:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bonfa_MaricyRaquelLindenbah_D.pdf: 5807785 bytes, checksum: b4f94770b01f8f31db2f4d56cebf3005 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os microrganismos halofilicos sao aqueles capazes de viver em ambientes salinos. Dentre eles encontram-se, por exemplo, as bacterias halofilicas e as haloarqueias. Estas duas classes de organismos foram o objeto de estudo deste projeto. Estes microrganismos foram testados quanto a habilidade de degradacao de compostos monoaromaticos e poliaromaticos. A capacidade de degradacao destes compostos por microrganismos halofilicos e de extrema importancia ja que ambientes salinos estao sujeitos a contaminacoes por compostos toxicos, alem de muitos efluentes industriais, como por exemplo, a agua de producao de petroleo, possuir alta salinidade. As linhagens de haloarqueias testadas apresentaram a capacidade de crescer e degradar acidos aromaticos como unica fonte de carbono e energia. A degradacao foi menor em presenca de 0,05% de extrato de levedura. Estas mesmas linhagens tambem apresentaram a capacidade de degradar HAP em presenca de 0,05% de extrato de levedura. Foram utilizados primers para a amplificacao de genes que sintetizam catecol 1,2-dioxigenase, protocatecuato 3,4-dioxigenase e gentisato 1,2-dioxigenase. Somente a linhagem Halococcus morhuaea apresentou o gene da gentisato 1,2-dioxigenase. As haloarqueias estudadas foram identificadas atraves da amplificacao e sequenciamento do gene RNAr 16S e foram identificadas como pertencentes ao genero Haloferax. Foram isoladas 7 linhagens de haloarqueias a partir de coletas realizadas no Brasil (Nossa Senhora do Socorro-SE e Arraial do Cabo-RJ), uma delas foi identificada como Halosarcina pallida. Duas linhagens de bactérias halofilicas foram isoladas em meio contendo 3 mM de fenol como unica fonte de carbono e energia, a linhagem HU que foi isolada de uma regiao salina contaminada em Huelva-Espanha e outra linhagem AP isolada a partir de agua de producao de petroleo (Petrobras/Sao Sebastiao-SP). Estas foram identificadas como Modicisalibacter tunisiensis e Arhodomonas aquaeolei, respectivamente. As duas linhagens alem de Halomonas organivorans demonstraram a capacidade de degradar fenol. Monodicisalibacter tunisiensis degradou 3 mM de fenol apos 72 horas. Nas tres linhagens foram encontrados os genes de degradacao das enzimas catecol 1,2-dioxigenase e protocatecuato 3,4- dioxigenase. Todas as linhagens de haloarqueias e bacterias halofilicas foram utilizadas para a biorremediacao da agua de producao de petroleo e reduziram a DQO deste efluente. A linhagem AA31 promoveu a maior reducao da DQO do efluente bruto (87,47%) dentre as haloarqueias. Já entre as bacterias H. organivorans promoveu a maior reducao da DQO deste efluente (89,5%). Estes resultados demonstram o grande potencial de degradacao de compostos aromaticos pelas linhagens estudadas, assim como para a biorremediacao da agua de producao de petroleo / Abstract: The halophilic microorganisms are those able to live in saline environments. Among them are, for example, halophilic bacteria and haloarchaea. These two classes of organisms have been the aim of study of this Project. These microorganisms were tested for their ability to degrade monoaromatic and polyaromatic compounds. The capacity of degradation of these compounds by halophilic microorganisms is extremely important because saline environments are subject to contamination by toxic compounds, and many industrial effluents, such as the wastewater of oil production have high salinity. The strains of haloarchaea tested here were able to grow and degrade aromatic acids as sole source of carbon and energy. There was a decrease in the degradation when 0.05% of yeast extract was added. These same strains were also able to degrade PAHs in the presence of 0.05% of yeast extract. Primers were used for the amplification of genes that synthesize catechol 1,2-dioxygenase, protocatecuate 3,4-dioxygenase and gentisate 1,2-dioxygenase. Halococcus morhuaea was the only strain showing the gene for gentisate 1,2-dioxigenase. The haloarchaea strains were identified by amplification and sequencing of the 16S rRNA gene and were identified as belonging to the genus Haloferax. Seven haloarchaea strains were isolated from samples collected in Brazil (Nossa Senhora do Socorro-SE and Arraial do Cabo-RJ), one of them was identified as Halosarcina pallida. Two halophilic bacterial strains were isolated in medium containing 3 mM phenol as the sole source of carbon and energy, strain HU, which was isolated from a contaminated region of salt marsh in Huelva, Spain and strain AP isolated from wastewater from oil production (Petrobras / Sao Sebastiao-SP). These two strains were identified as Modicisalibacter tunisiensis and Arhodomonas aquaeolei, respectively. The two strains and Halomonas organivorans demonstrated the ability to degrade phenol. HU degraded 3 mM of phenol after 72 hours. These three strains have the genes for the enzyme catechol 1,2-dixiogenase and protocatecuato 3,4-dioxygenase. All the halophilic bacteria and haloarchaea strains were used for bioremediation of water from oil production and reduced the COD of effluent. Among the haloarchaea, strain AA31 promoted the highest reduction of COD present in the natural effluent (87.47%). Among the bacteria H. organivorans promoted the highest reduction of COD of the effluent (89.5%). These results demonstrate the great potential for degradation of aromatic compounds by the strains studied, as well as for the bioremediation of water produced during oil production / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos