A presente pesquisa foi desenvolvida para avaliar as potencialidades das células de combustível como tecnologia em si, inclusive os beneficios econômicos que se podem ter por meio do suprimento de energia elétrica se comparada com o aproveitamento da mesma por meio da rede pública. Além de uma parte descritiva do estado de arte da tecnologia, a presente dissertação foi focada em duas partes: a primeira trata de um estudo experimental onde uma célula, a membrana polimérica, foi conectada a um inversor, permitindo assim de fornecer energia elétrica na rede pública. Na segunda parte foi realizada uma avaliação engenhero-econômica com uma Célula de Combustível de Ácido Fosfórico para o aproveitamento da energia elétrica com cogeração de calor para as condições de mercado brasileiro. O primeiro estudo mostrou como seja possível abastecer uma célula (neste caso alimentada por hidrogênio) para fornecer continuamente energia elétrica na rede, onde necessário ou onde seja impossível para o usuário se conectar a rede pública. O segundo estudo, por sua vez, mostrou que atualmente a células de combustível de média temperatura de Ácido Fosfórico (PAFC) não é uma tecnologia ainda madura e que é viável economicamente somente em aplicações de nicho, por exemplo setores indústriais eletro-intensivos e com necessidade de energia termica também. Todavia, projeções futuras baseadas em curvas de aprendizados e a queda do preço do gás natural mostram como a expansão da tecnologia e a possibilidade de acessar um combustível barato podem abrir futuro para a PAFC mundialmente. / This Masters dissertation aims to study technical potentialities of Fuel Cell technology, including the economical benefits that can provide compared with public grid as well. Thus, the dissertation has been focused in two main parts: the first concerns in an experimental approach to supply electrical power to the public grid using a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), while the second one presents a global (from an engineering and economic point-of-view) assessment of a Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) for the co-generation of heat with electrical energy in Brazil. The first study has been accomplished connecting a PEMFC with a power inverter to the public grid. It has been proved experimentally that Fuel Cell is an alternative device that, as long as fuel is fed, may provide electrical energy continuously and more efficiently than traditional devices. The second study has been focused in the so-called Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) that, being a Medium Temperature Fuel Cell, beyond to supply electrical energy, may be used for co-generation of thermal energy. Through this study it has been showed that, at the current state-of-art, PAFC is is not already a mature technology and it becomes economically viable only for niche market applications, represented by the industrial sectors with high base load power and continuous thermal energy demand. However, accumulated knowledge expressed by learning curve and natural gas shock price caused by possible LNG supplying and shale gas recovery are the two main factors that may turn investment in PAFC profitable worldwide.

Uma tecnologia para o fracionamento de materiais lignocelulósicos, baseada no uso de solventes apropriados, foi proposta para separar os principais componentes (celulose, hemicelulose e lignina). De acordo com a técnica, é adicionado ao material um solvente para celulose (ácido fosfórico concentrado); então, acetona é adicionada para promover a precipitação da celulose na forma amorfa. As etapas subsequentes são as seguintes: uma primeira extração com acetona para remover a lignina; e uma segunda extração com água, para remover a hemicelulose. Estudos aplicando o fracionamento, denominado \"COSLIF\" (\"cellulose solvent and organic solvent based lignocellulose fractionation\"), em diferentes materiais demonstraram altas taxas e rendimentos de hidrólise da celulose em presença de baixas cargas enzimáticas. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi definir condições apropriadas para fracionar o bagaço de cana-de-açúcar usando o fracionamento COSLIF, com vistas à produção de etanol de 2ª geração. Para otimização das condições de fracionamento, foi realizado um planejamento fatorial 25, com as seguintes variáveis: concentração de ácido fosfórico (81-85 %), temperatura (40-60 ºC), tempo (30-120 min), volume de acetona (80-120 mL) e volume de água (120-160 mL), determinando, a partir da composição das frações geradas, parâmetros relacionados à recuperação e seletividade do fracionamento. Apesar de grande variabilidade experimental, conseguiu-se definir a condição ótima por meio de análise estatística, para o fracionamento de 1 g de bagaço (massa seca): ácido fosfórico (83,8 %), temperatura (45,8 ºC), tempo (56,1 min), volume de acetona (91,6 mL) e volume de água (131,6 mL). Esta condição, reproduzida em escala ampliada, foi eficaz na amorfização da celulose e na separação da hemicelulose no extrato aquoso. O rendimento global (RG + X (S + L)) obtido foi de 87,1%; o rendimento de recuperação de glucana na fração sólida (RG(S)) foi de 84,6%; e o rendimento de recuperação de xilana na fração líquida (RX(L)) foi de 61,0%. Em relação à seletividade de recuperação de glucana na fração sólida (SG(S)) foi obtido 95,3%; e à seletividade de recuperação de xilana na fração líquida (SX(L)), foi obtido 72,7%. A análise estrutural da fração sólida, por meio de difração de raios-X e termoporometria, demonstrou que a tecnologia consegue romper a estrutura do material, diminuindo a cristalinidade e aumentando a porosidade. O índice de cristalinidade, que no bagaço \"in natura\" era de 44%, foi reduzido para 0; a área superficial cumulativa para moléculas com diâmetros de até 10 nm, que no bagaço \"in natura\", era de 43 m2/g, foi aumentada para 166 m2/g. Aliada à remoção de hemicelulose, tais alterações proporcionaram elevada eficiência de sacarificação da glucana em glicose; 93%, em 24 horas de hidrólise. O hidrolisado enzimático foi fermentado por Scheffersomyces stipitis, com produção de 10,5 g/L de etanol em 48 horas de fermentação; o rendimento de conversão de glicose em etanol (YP/S) foi de 0,36 g/g, com produtividade volumétrica (QP) de 0,22 g/Lh. / A technology for fractionating lignocellulosic materials, based on the use of suitable solvents, was proposed to separate the main components (cellulose, hemicellulose and lignin). According to the technique, a solvent for cellulose (concentrated phosphoric acid) is added to the material, then, acetone is added to promote precipitation of the cellulose in an amorphous form. The subsequent steps are as follows: a first extraction with acetone, to remove lignin, and a second extraction with water, to remove hemicellulose. Studies applying the fractionation, called \"COSLIF\" (\"cellulose solvent and organic solvent based lignocellulose fractionation\"), to different materials demonstrated the high rates and yields of cellulose hydrolysis in the presence of low enzymes loadings. In this context, the objective of the present study was to define appropriate conditions to fractionate the sugarcane bagasse of using the COSLIF procedure, aiming the production of 2nd generation ethanol. To optimize the conditions of fractionation, we performed a 25 factorial design, with the following variables: concentration of phosphoric acid (81-85%), temperature (40-60° C), time (30-120 min), volume of acetone (80-120 mL) and volume of water (120-160 mL), determining, from the composition of the generated fractions, the parameters of recovery and selectivity. Despite of high experimental variability, it was possible to define optimum condition, by means of statistical analysis, for the fractionation of 1 g of bagasse (dry weight): phosphoric acid (83,8%), temperature (45,8° C), time (56,1 min), volume of acetone (91,6 mL) and volume of water (131,6 mL). This condition, reproduced at a larger scale, was effective in the amorphization of cellulose and in the separation of hemicellulose in the aqueous extract. The overall yield (RG + X (S + L)) was 87,1%. The recovery yield of glucan in the solid fraction (GR (S)) was 84,6%, and the recovery yield of xylan in the liquid fraction (RX (L)) was 61,0%. The selectivity of glucan recovery in the solid fraction (SG (S)) was 95,3%, the selectivity of xylan recovery in the liquid fraction (SX (G)) was 72,7%. The structural analysis of the solid fraction, by means of X-ray diffraction and thermoporometry, demonstrated that the technology can disrupt the structure of the material, decreasing the crystallinity and increasing the porosity. The index of crystallinity, which in the \"in natura\" bagasse was 44%, was reduced to 0, the surface area cumulative to molecules with diameters up to 10 nm, which in the \"in natura\" bagasse was 43 m2/g, was increased to 166 m2/g. Coupled with the removal of hemicellulose, such changes provided high efficiency of saccharification of glucan into glucose, 93% in 24 hours of hydrolysis. The enzymatic hydrolyzate was fermented by Scheffersomyces stipitis, producing 10,5 g/L ethanol in 48 hours of fermentation, the conversion efficiency of glucose into ethanol (YP/S) was 0,36 g/g, and the volumetric productivity (QP) was 0,22 g/Lhr.

O objetivo deste estudo foi comparar a resistência de união e a interface de falha da colagem de braquetes colados pela técnica indireta após o condicionamento do esmalte com jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m seguido da aplicação de ácido fosfórico a 37%; e avaliar quantitativa e qualitativamente as alterações da superfície do esmalte após os diferentes tipos de condicionamento. A amostra foi constituída por 104 pré-molares superiores. Na primeira parte da pesquisa 80 dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos (n=20) que receberam diferentes condicionamentos das faces linguais: G1 (controle)- ácido fosfórico a 37%; G2, G3 e G4- jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m, respectivamente, antes da aplicação de ácido fosfórico. Braquetes linguais foram colados indiretamente com o mesmo material e metodologia nos 4 grupos. A força máxima de cisalhamento requerida para descolar os braquetes foi determinada por meio de uma máquina de ensaios mecânicos universal, e a interface de falha na colagem, por meio do Índice de Resina Remanescente (ARI). Para a avaliação quantitativa dos efeitos provocados no esmalte pelos diferentes condicionamentos, 20 dentes foram divididos aleatoriamente em 4 grupos, e suas faces linguais foram condicionadas de acordo com o protocolo proposto anteriormente. A rugosidade do esmalte (Ra) antes e após o seu condicionamento foi determinada por meio de um microscópio a laser confocal. Na avaliação qualitativa foram utilizados 4 dentes, que foram condicionados segundo protocolo descrito anteriormente. O teste ANOVA de um critério foi utilizado para comparar a resistência adesiva e o incremento de rugosidade entre os grupos. As diferenças entre as pontuações do ARI foram avaliadas com o teste de Kruskal-Wallis. Foi adotado nível de significância de 5% em todas as avaliações estatísticas. Não foram observadas diferenças estatisticamente significantes entre os quatro tipos de condicionamento de esmalte quando avaliou-se as médias de resistência de união e o incremento de rugosidade. Também não foram verificadas diferenças estatisticamente significativas entre as pontuações do ARI. O resultado da avaliação qualitativa evidenciou padrões diferentes de condicionamento entre o esmalte condicionado com ácido fosfórico e o esmalte condicionado com óxido de alumínio associado ao ácido. No esmalte condicionado com ácido, observaram-se leves irregularidades correspondentes com o padrão tipo III de Silverstone; enquanto no esmalte condicionado com jato de óxido de alumínio de 27, 50 e 90 m mais ácido fosfórico verificaram-se padrões similares de condicionamento, com superfícies de textura áspera bastante uniforme, presença de múltiplas elevações com diferentes alturas e bordas arredondadas, semelhantes ao padrão tipo II de Silverstone. Assim, concluiu-se que o condicionamento do esmalte com óxido de alumínio associado ao ácido não incrementou a resistência de união de braquetes colados indiretamente, não modificou a quantidade de resina remanescente, nem aumentou a rugosidade do esmalte. No entanto, produz um padrão de condicionamento diferente ao obtido com o ácido. / The purpose of this study was to compare the bond strength and the bond failure location of indirectly bonded brackets after enamel conditioning with 27, 50 and 90 m aluminum oxide followed by application of 37% phosphoric acid; and to analyze quantitatively and qualitatively the alterations on the enamel surface after the different conditionings. The sample consisted of 104 superior premolars. In the first stage of this research, 80 teeth were randomly divided into 4 groups (n=20) that received different conditionings at the lingual faces: G1 (control)- 37% phosphoric acid, G2, G3 and G4- 27, 50 and 90 m aluminum oxide, respectively, before applying phosphoric acid. The lingual brackets were indirectly bonded using the same material and methodology in the 4 groups. The maximum shear bond strength required to debond the brackets was determined using a mechanical testing machine, and the bond failure location through the Adhesive Remnant Index (ARI). For the quantitative analysis of the effects caused in the enamel due to the different conditionings, 20 teeth were randomly divided into 4 groups, and their lingual faces were conditioned according to the previously described protocol. The enamel roughness (Ra) before and after conditioning was measured using a confocal laser scanning microscope. In the qualitative analysis 4 teeth that were conditioned according to the previously described protocol were used. One-way ANOVA analysis was used to compare the bond strength and the roughness increment between the groups. The differences among the ARI scores were analyzed with the Kruskal-Wallis test. A 5% significance level was adopted for all statistical analysis. No statistical differences were observed among the 4 types of enamel conditionings when the mean shear bond strength and roughness increase were compared. There were not also statistically significant differences between the ARI scores. The results of the qualitative analysis showed different conditioning patterns between the enamel prepared with phosphoric acid and the enamel treated with aluminum oxide associated to phosphoric acid. In the acid-etching enamel, slight irregularities corresponding to Silverstones type III pattern were found; while in the enamel conditioned with aluminum oxide of 27, 50 and 90 m followed by phosphoric acid, similar conditioning patterns were found, with rough surfaces highly uniform, presence of multiple elevations of different heights and rounded edges, similar to Silverstones type II pattern. In conclusion, the enamel conditioning with aluminum oxide associated to phosphoric acid did not increase the bond strength of indirectly bonded brackets; it did not modify the quantity of remnant resin nor increased the enamel roughness. However, it produced a conditioning pattern different to the one obtained with acid.

A degradação da interface adesiva em dentina pode acometer tanto a porção resinosa como a porção orgânica da camada híbrida. Evidências indicam que a degradação da porção orgânica pode ocorrer em parte devido a atividade enzimática de proteases da própria dentina. As metaloproteinases da matriz (MMPs) constituem a primeira classe de enzimas relacionada com a degradação da matriz orgânica. É possível que as MMPs, possam ser reativadas durante o procedimento adesivo em conseqüência da queda do pH do meio. Objetivo: Esta investigação teve como objetivos avaliar a influência de soluções desmineralizadoras com diferentes concentrações de ácido fosfórico (AF1%, AF10% e AF37%) na atividade proteolítica da dentina humana sadia, na degradação do colágeno exposto pela desmineralização, além de identificar imunologicamente as metaloproteinases. Material e Métodos: Vinte dentes molares permanentes foram triturados para obtenção de um pó de dentina. Alíquotas de 1g do pó foram acondicionadas em tubos plásticos para que a desmineralização do substrato pudesse ser realizada de acordo com as três diferentes concentrações de ácido fosfórico testadas. Após a neutralização do ácido com NaOH, as amostras foram centrifugadas. O sobrenadante foi utilizado para mensuração espectrofotométrica do conteúdo de Cálcio (Ca) liberado pela desmineralização. O precipitado obtido foi incubado com tampão de extração de proteínas por 24h a 4°C sob agitação. Nova centrifugação foi realizada e o sobrenadante utilizado para avaliação da atividade da MMP-2 e MMP-9 por zimografia e para a identificação imunológica das metaloproteinases por western blot. O precipitado obtido pela centrifugação foi liofilizado e separado em alíquotas de 40mg (n=10) de pó de dentina para cada condição experimental. As alíquotas foram incubadas em saliva artificial por 24h a 37°C sob agitação e hidrolisadas em autoclave. Após incubação a 65°C por 40 min, as amostras foram avaliadas por espectrofotometria para que a mensuração da concentração do aminoácido hidroxiprolina (HYP) liberado pela degradação do colágeno exposto pudesse ser obtida. Fatias de 0.3 mm da dentina coronária de outro dente foram obtidas e desmineralizadas, de acordo com as diferentes concentrações de ácido fosfórico para avaliação da atividade enzimática através do método da zimografia in situ. Os resultados foram submetidos à análise de variância de um fator sem vinculação ou teste de Kruskal-Wallis para identificação das diferenças existentes entre os grupos experimentais. Para contraste das médias foi realizado o teste de Student-Newman-Keuls com nível de significância de 5% (=0,05). Resultados: A atividade enzimática de MMP-2 foi estatisticamente maior quando a dentina foi desmineralizada com AF 1% ou 10%. O uso do ácido fosfórico 37% diminuiu consideravelmente a atividade desta enzima, em relação ao AF10% (<0,05). Em nenhuma das amostras desmineralizadas com AF foi detectada a atividade enzimática da MMP-9. A identidade da MMP-2 foi confirmada pelo immunoblotting da enzima com anticorpo específico. A MMP-9 não foi expressa nos extratos analisados. A expressão de MMP-2 foi maior quando utilizado AF 1% ou 10% e menor quando foi utilizado o AF 37%. A utilização do AF 37% liberou valores de Ca, em g/mL, estatisticamente superiores aos valores determinados para os demais grupos (<0,05). A maior concentração de HYP, em g/mL, foi encontrada nos extratos desmineralizados com AF 10%. Em seguida, aparecem os valores encontrados com o uso do AF1%. Os menores valores da concentração de HYP aparecem no grupo em que foi utilizado o AF 37% (<0,05). A concentração de HYP em função do peso de dentina utilizado (40mg) também foi calculada. A maior concentração de HYP por mg de dentina foi obtida com AF 10%, seguida pelos extratos desmineralizados com AF1%. Os menores valores foram detectados com AF 37% (<0,05). O uso do AF10% demonstrou ser responsável pela maior taxa de degradação de colágeno exposto (20,13%). Em seguida, aparecem valores intermediários (11,34%) obtidos com AF1%. Por último, surgem os menores valores (0,68%) com AF37%. A análise das imagens obtidas após a realização da zimografia in situ demonstrou maior atividade enzimática quando a dentina foi desmineralizada com AF10%. Conclusão: O uso do AF37% para o condicionamento da dentina durante a realização do procedimento adesivo pode minimizar os efeitos degradantes das proteases endógenas sobre o colágeno. Em contrapartida, estudos realizados com pó de dentina desmineralizado com AF1% ou 10% podem estar sobreestimando a atividade das MMPs, em relação à prática clínica. / The dentin adhesive interface degradation can occur in resin and in organic portion of the hybrid layer. Evidence indicates that the degradation of organic matrix may partially occur due to the enzymatic activity of proteases own dentin. The matrix metalloproteinases (MMPs) have been described as the first class of enzymes associated with degradation of the organic matrix. It is possible that MMPs may be reactivated during the adhesive procedure as a result of the fall of pH. Purpose: The objectives of the present investigation are to evaluate the influence of different demineralizing phosphoric acid solutions (PA1%, PA10% and PA37%) on the proteolytic activity of human sound dentin, on the collagen degradation that was exposed after demineralization, as well as to identify the metaloproteases immunologically. Material and Methods: Dentin powder was obtained from twenty human molars. One gram aliquots were placed in polyestyrene tubes and the dentin demineralization was performed using the three different phosphoric acid concentrations tested in this study. After neutralization with NaOH, the samples were centrifuged. The supernatant was used for the spectrophotometrically quantification of calcium (Ca) released by the demineralization while the precipitate was re-suspended and incubated with a protein extraction buffer for 24h at 4ºC under agitation. The sample was centrifuged and the supernatant was used for the identification of MMP-2 and MMP-9 by western blot and for the evaluation of gelatinolytic activity by zymography. The pellet was lyophilized and 40 mg aliquots of the dentin powder (n=10) were incubated in artificial saliva for 24h at 37°C under agitation and hydrolysed in autoclave after incubation at 65°C for 40 min. The samples were analyzed spectrophotometrically to measure the hydroxyproline (HYP) released after collagen degradation. Slices of 0.3 mm of the dentine crown of the another tooth were obtained and demineralized in accordance with the concentrations of phosphoric acid used in this study for evaluating the enzymatic activity by the method of in situ zymography.The data were analyzed by ANOVA one-way or Kruskal-Wallis test for the identification of differences between the experimental groups. The means were analyzed by Student-Newmans-Keulss test (=0,05). Results: The MMP-2 enzymatic activity was statistically higher when the dentin was demineralized with 1% or 10% PA. The 37% phosphoric acid decreased the activity of such enzyme relative to PA 10% (<0,05). MMP-9 activity was not detected in any demineralization condition (1%, 10% or 37% PA). MMP-2 identification was confirmed by immunoblotting while MMP-9 was not observed in any condition. MMP-2 identification was higher when 1% or 10% PA were used while 37% PA showed lower MMP-2 identification. The use of 37% PA resulted in higher release of Ca, which was significantly higher when compared to other PA concentrations (<0,05). The highest HYP concentration was observed when 10% PA was used, followed by 1% PA. The lowest values were observed for 37% PA (<0,05). The HYP concentration according to the dentin weight used (40 mg) was also calculated. Highest concentrations of HYP per mg of dentin were observed for 10% and 1% PA, while 37% PA resulted in the lowest HYP concentration (<0,05). The use of 10% PA showed to be responsible for the highest exposed collagen degradation after demineralization (20,13%) when compared to 1% PA (11,34%) and 37% PA (0,68%). The analysis of images obtained after the realization of in situ zymography showed greater enzyme activity when the dentin was demineralized in PA10%. Conclusion: The use of 37% PA for dentin etching during the restorative procedure might minimize collagen degradation by host-derived proteases. On the other hand, studies that have been using 1% or 10% PA might have overestimated MMPs activity when compared to the clinical situation.

Avocados are one of the major food sources in tropical and subtropical regions and are an important horticultural crop in South Africa. Avocados are exported over long distances and may have storage times of up to 30 or more days at temperatures of about 5.5oC. This procedure increases the risk of poor fruit quality, including physiological disorders, early softening and postharvest disease incidence. A major component of the postharvest diseases is Anthracnose caused by Colletotrichum gloeosporioides. Anthracnose infects unripe fruit and once infected, the fungus remains dormant in the fruit until ripening begins. This leads to a problem for producers and packers, as the presence of the disease cannot be detected on the pack line, and fruit is not removed. Anthracnose control is normally done through pre-harvest treatment with copper-based fungicides. While effective such treatment needs to be repeated frequently, resulting in copper residues on the avocados. The study was conducted to investigate the effects of phosphoric acid and potassium silicate on known antifungal compounds and critical enzymes of the pathways elemental for systemic resistance inducers, so as to evaluate the potential for using them as alternatives to or in conjunction with, copper fungicides in the control of Anthracnose in avocado fruit. The study included storage temperature and time variations, to take account of the logistics in shipping avocado fruit to distant markets. Pre- and postharvest applications of phosphoric acid and potassium silicate were used, and after harvest, fruit were either ripened at room temperature (22oC) without storage or stored for 28 days at temperatures of 5.5oC or 2oC before analysis. Concentrations of phenolics, activity of the enzyme phenylalanine ammonia lyase (PAL) and a known antifungal diene were determined in the fruit exocarp. Pre-harvest treatments of phosphoric acid showed that the highest phenolic concentration was found in fruit harvested 14 days after application for fruit stored at room temperature. For fruit stored at 5.5°C it was seen that as fruit softened, phenolic concentrations increased compared with hard fruit immediately after storage, with the highest increase noted for fruit harvested 7 days after application. When comparing the three storage temperatures, phenolic concentrations were enhanced most when fruit was stored at 2°C. Postharvest treatments showed a significant increase in phenolic concentrations for potassium silicate treated fruit stored at room temperature and 2°C when determined immediately after storage. Fruit stored at 5.5°C showed an increase in phenolic concentrations as it became softer. When considering PAL enzyme activity, it was found that postharvest treatments of both potassium silicate and phosphoric acid influenced enzyme activity, with potassium silicate having greater effects. Similarly, an increase in PAL activity was noted in the pre-harvest phosphoric acid treatment harvested 14 days after application for fruit ripened immediately as well as fruit stored at 5.5°C. Fruit stored at 2°C showed the highest PAL activity for fruit harvested 7 days after application. No results were obtained in the analysis of antifungal compounds for both pre- and postharvest treatments. However, it is suggested that the antifungal diene could follow similar trends to those found for phenolics. It is concluded that applications of both phosphoric acid and potassium silicate do create changes in phenolic concentrations and the activity of the enzyme PAL which is involved in the synthesis of phenolic compounds known to possess antifungal properties. It is therefore possible that phosphoric acid and potassium silicate may be used as part of an integrated programme for Anthracnose control, and should be tested as potential alternatives for high volume copper-based fungicides. / Thesis (M.Sc.)-University of KwaZulu-Natal, Pietermaritzburg, 2012.

Das Eingliedern festsitzender kieferorthopädischer Apparaturen macht das vorherige Anrauhen des Schmelzes notwendig. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin zu ermitteln, ob ein zeit- und ausdehnungsbezogen überschüssiges kieferorthopädisches Ätzen des Schmelzes über die Fläche des zu befestigenden Brackets hinaus mit 30% Phosphorsäure zu einem erhöhten Risiko für White-Spot-Läsionen beitragen kann. Zusätzlich wurde getestet, inwieweit die Faktoren Zahnreinigung, Ätzdauer und Zeitdauer auf die mögliche Entstehung von White-Spot-Läsionen Einfluss nehmen. Für diese in-vitro-Studie wurden 90 extrahierte menschliche obere mittlere und seitliche Frontzähne verwendet. Die Zahnkronen mit einem Durchmesser von mindestens fünf mm wurden in Kunststoff eingebettet und mit Schleifpapier poliert. Es wurde jeweils eine Baseline-Messung mittels Quantitativer lichtinduzierter Fluoreszenz (QLF) durchgeführt, während der die Referenzbereiche für die nachfolgenden Messungen festgelegt wurden. Anschließend wurden die 90 Prüfkörper randomisiert in sechs Gruppen aufgeteilt. Drei Gruppen wurden täglich einer standardisierten Reinigung unterzogen und jeweils zu Versuchsbeginn 30 Sekunden, 15 Sekunden oder 0 Sekunden mit 30% Phosphorsäure angeätzt. Die Prüfkörper der anderen drei Gruppen wurden keiner Reinigung unterzogen und ebenfalls 30, 15 oder 0 Sekunden angeätzt. Während 42 aufeinanderfolgenden Tagen wurden alle Prüfkörper einem pH-Zyklus unterzogen: Die Demineralisation erfolgte für 60 Minuten. Hierauf folgte eine 120 minütige Remineralisation. Dieser Zyklus wurde drei Mal pro Tag durchgeführt. Nach dem letzten Zyklus wurden drei Gruppen mithilfe einer Zahnputzmaschine, die mit eingespannten Bürstenköpfen und einem Gemisch aus künstlichem Speichel und fluoridhaltiger Zahnpasta arbeitete, standardisiert gereinigt. Nach 2, 7, 14, 21 und 42 Tagen wurden die Fluoreszenzwerte der Schmelzoberflächen mittels QLF ermittelt. Bei der Auswertung der Messergebnisse zeigte sich ein signifikanter Einfluss  (p < 0,01) aller drei Faktoren (Reinigung, Ätzdauer, Versuchszeit) auf die Fluoreszenzwerte. Die Fläche der Demineralisation wurde nur durch die Ätzdauer signifikant beeinflusst. Der Einfluss der längeren Ätzdauer (30 Sekunden) verstärkte sich insbesondere bei den ungereinigten Prüfkörpern. Der DeltaQ-Wert wurde lediglich durch die verstrichene Versuchszeit in Kombination mit 30 sekündigem Ätzen signifikant beeinflusst (p < 0,02). Werden angeätzte Schmelzbereiche nicht von Bonding oder Bracket bedeckt, ist somit mit einer verstärkten Entstehung von White-Spot-Läsionen zu rechnen. Folglich ist bei der kieferorthopädischen Bracketbefestigung darauf zu achten, die Ätzfläche auf die Fläche des zu klebenden Brackets zu beschränken und Ätzzeiten von 15 Sekunden nicht zu überschreiten.

La anodización es un proceso electrolítico que convierte la superficie metálica en un recubrimiento de óxido insoluble. El aluminio es el material anodizado con más frecuencia. El llamado “abrillantado” del aluminio se realiza comúnmente con baños de ácido fosfórico concentrado. Después de la anodización, las piezas deben enjuagarse cuidadosamente, y es en ésta operación en la que se produce una dilución de la solución del baño arrastrada en la capa de óxido formada. Es en este aspecto donde se plantea la mejora de la calidad medioambiental del sector mediante un plan de recuperación y reutilización de los ácidos diluidos en las aguas de lavado, especialmente del ácido fosfórico. Las membranas son una herramienta atractiva que ofrece un amplio rango de aplicaciones, especialmente en el campo de la alimentación, bebidas, bioquímica, etc. Hay muchos ejemplos que pueden encontrarse en el tratamiento de efluentes, la desalinización de aguas o la concentración de soluciones. La separación de diferentes componentes se consigue por la acción de una membrana separadora y por la influencia de una fuerza impulsora a ambos lados de la membrana (presión, concentración, campo eléctrico). Son objetivos de este trabajo: Realizar un aporte a la investigación sobre la recuperación de materia prima en efluentes industriales mediante técnicas de membrana El eficaz aprovechamiento de la materia prima mediante el reciclado de los ácidos a los baños de anodizado La reducción del volumen de aguas residuales finales, con la correspondiente reducción en la contaminación ambiental del medio receptor La elaboración de una propuesta técnico-económica innovadora en el sector del recubrimiento metálico Los principales resultados obtenidos son: Se ha encontrado que las membranas de nanofiltración DK de Osmonics y la MPF-34 de Koch permiten una adecuada separación entre el Al3+ y los ácidos fosfórico y sulfúrico de las aguas de lavado. Los rechazos promedio (del ensayo de concentración) de Al3+ y H3PO4 para la membrana MPF-34 son de 99,7% y de 66,9% respectivamente y para la membrana DK de 99,5% y de 32,3% respectivamente. - Se han desarrollado expresiones para poder estimar adecuadamente los rechazos de Al3+, H3PO4 y H2PO4- en función de la composición del alimento con la membrana MPF-34. Se ha visto que estos valores son los intrínsecos de la membrana. Estas expresiones se obtuvieron mediante un estudio fenomenológico debido a que la complejidad del problema no permite hacerlo desde el punto de vista mecanístico. Se ha encontrado que la estabilidad de la membrana DK en el medio ácido del alimento es suficiente para asegurar un funcionamiento adecuado a nivel industrial. Un tratamiento utilizando la membrana DK permite una recuperación del 73% del ácido fosfórico. En el ácido fosfórico recuperado la relación Al/H3PO4 es de 0,11% en peso mientras que en la disolución alimento inicial era de 6%. Se ha visto que las membranas tanto poliméricas como cerámicas con un PMC de 1000 Da o más no permiten una recuperación adecuada del ácido fosfórico, debido a que el máximo rechazo de Al alcanzado ha sido del 58%. Para las condiciones estudiadas y debido a la naturaleza del las disoluciones tratadas la electrodiálisis no permite una recuperación adecuada del ácido fosfórico Se ha visto que la UFAP no permite separar el Al debido a que no es posible formar complejos Al-Polímero en medios ácidos como el del alimento. La adición de especies que permitan variar el pH de las disoluciones complicaría la recuperación del ácido debido a la presencia de impurezas adicionales. / Most of the hazardous waste in a metal finishing operation comes from the wastewater generated by rinsing operations. The acidic solution that is dragged out from the bath into the following rinsing tanks is the primary source of contamination of rinse water. The use of acidic solutions is very common in metal processing. Sulphuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, chromic acid and nitric acid are used in chemical bath for anodising, galvanising, brightening, plating and pickling process. The known strategies to reduce the pollution in the wastewater effluent are based on the recovery of contaminant compounds to be recycled to the process reducing the expense in fresh compounds. By definition, recycling includes all measures in order to reduce volume of effluent by recovery raw materials from wastewaters. Membrane separation has become a competitive technology to traditional water treatment processes because of highly effective in removing most inorganic and organic contents to produce a very pure effluent.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:23:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 00636.pdf: 4746331 bytes, checksum: 49aa6e0eb3bdd9da261862a04bcb4b58 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IEA/D / Instituto de Quimica, Universidade de Sao Paulo - IQ/USP

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:09:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6502.pdf: 4166416 bytes, checksum: ff381c88fdd0ab873e2762ec96c7288f (MD5) Previous issue date: 2014-06-16 / Financiadora de Estudos e Projetos / The phosphogypsum is calcium sulfate (gypsum chemical), generated as waste in industrial production of phosphoric acid, the main raw material for the production of phosphate fertilizers. Is generated on a large scale, and to produce one ton of phosphoric acid are generated many tons of phosphogypsum, depending on the composition of the phosphate rock used. In Brazil are generated annually million tons and disposed in landfill or dumpsites sites without suitable destination for the volume generated, which represents a major environmental liability and worsens, progressively, with the need for increased food production. Thus, this research aimed to determine a relationship between temperature and phosphogypsum the calcination time, to study the possibility of adapting their use in construction. For this, calcined phosphogypsum samples were produced with different combinations of temperature and time, and, then were used in the preparation of the molded specimens. These were evaluated in mechanical tests (compressive strength and tensile strength in bending) and physical (water absorption). The best combination of temperature and calcination time was 159°C and 120 minutes, results that expressed the highest mechanical resistance to bending and compression, and the water absorption index met the Brazilian standards adopted in the recommendations for blocks concrete and blocks ceramic. The scientific contribution of this work will be important not only for building, but for the sustainability of the planet, because an industrial waste that is generated in large quantities, can become raw material for the production of building components for buildings, will avoid the need of new controlled landfill sites for its disposal and also, where an industrial residue replaces a raw material, it is noteworthy that, besides the use and eliminate waste landfills, we will stop exploring the raw material replaced, prolonging the "lifespan" the same and/or preserving of areas exploration. / O fosfogesso é um sulfato de cálcio (gesso químico), gerado como resíduo na produção industrial de ácido fosfórico, principal matéria-prima para a produção de fertilizantes fosfatados. É gerado em grande escala, sendo que para produzir uma tonelada de ácido fosfórico são geradas muitas toneladas de fosfogesso, dependendo da composição da rocha fosfática utilizada. No Brasil são geradas anualmente milhões de toneladas e dispostas em aterros a céu aberto, sem destino adequado para o volume gerado, o que representa um grande passivo ambiental e que se agrava, progressivamente, com a necessidade do aumento da produção de alimentos. Assim, essa pesquisa teve como objetivo determinar uma relação entre a temperatura e o tempo de calcinação do fosfogesso para estudar a possibilidade de adequar a sua utilização na construção civil. Para isso, foram produzidas amostras de fosfogesso calcinado com diferentes combinações de temperatura e tempo, e que foram utilizadas na preparação dos corpos de prova. Estes foram avaliados em testes mecânicos (resistência à compressão e à tração na flexão) e físicos (absorção de água). A melhor combinação entre temperatura e tempo de calcinação foi 159°C e 120 minutos, resultados que expressaram as maiores resistências mecânicas à flexão e à compressão, e o índice de absorção de água atendeu às normas brasileiras adotadas nas recomendações para blocos de concreto e blocos cerâmicos. A contribuição científica deste trabalho será importante não só para a construção civil, mas para a sustentabilidade do planeta, pois um resíduo industrial que é gerado em grande quantidade, poderá se tornar matéria-prima para a confecção de elementos construtivos para edificações, evitará a necessidade de novos aterros controlados para a sua disposição e também, sempre que um resíduo industrial substitui uma matéria prima, é importante salientar que, além do uso do resíduo e eliminação de aterros, deixamos de prospectar a matéria prima substituída, prolongando a vida útil da mesma e/ou preservando áreas de exploração.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP