Diversos tipos celulares nas mais variadas condições têm sido usados como doadores de núcleo para a TN. Ainda não está claro se o estado fisiológico destas células afeta o posterior desenvolvimento dos embriões. Neste trabalho, testou-se a hipóese que fibroblastos bovinos em processo de MCP podem ser reprogramados na transferência nuclear. Fibroblastos foram cultivados até atingirem 60% de confluência, sincronizados por restrição de soro durante 24h e em seguida a MCP foi analisada por citometria de fluxo com a ténica da Anexina V/Iodeto de propídeo. Células Anexina positivas (MCP) e Anexinanegativas (Vivas) foram separadas por citometria de fluxo e utilizadas para a TNS. Céulas não coradas e não separadas no citômetro serviram como controle (Controle). Os embriões reconstruídos foram avaliados quanto à fusão, clivagem (2º dia de cultivo), blastocisto (7º dia) e prenhez (D30, D60 e nascimento). O índice de MCP dos blastocistos obtidos foi determinado. Os resultados foram analisados pela ANOVA ou teste de X2 com nível de significância de 5%. Não houve efeito nas taxas de fusão (p>0,05). Embriões reconstruídos com células MCP tiveram menor taxa de clivagem e formação de blastocistos (72,7% e 18,8%, respectivamente) em comparação ao grupo reconstruído com células Vivas (83,4% e 34,7%, respectivamente; p<0,05), não diferindo dos embriões Controle (77,3% e 27,3%, respectivamente; p>0,05). O índice de MCP do grupo de embriões MCP foi similar aos índices dos embriões clonados a partir de células Vivas e Controle (p>0,05). Após a transferência para receptoras, os grupos MCP, Vivas e Controle não diferiram com relação à taxa de prenhez aos 30d (18,1%, 13,3% e 27,5%, respectivamente; p>0,05). Entretanto aos 60d, a perda gestacional no grupo MCP (25%) foi inferior a do grupo Vivas (100%) e Controle (62,5%). Somente um nascimento, do grupo MCP (4,5% dos embriões transferidos), foi obtido no experimento. Conclui-se que células em processo de MCP, podem ser reprogramadas quando utilizadas como doadoras de núcleo na técnica de transferência nuclear, podendo estabelecer gestações e nascimentos, entretanto houve um efeito prejudicial nas taxas de desenvolvimento embrionário até o estádio de blastocisto assim como houve aumento do índice de MCP nos embriões reconstruídos. / It is not clear if the physiological status of the cells can affect further embryonic development in NT. We hypothesized that adult bovine fibroblasts in PCD can be reprogrammed when used as nuclear donors for cloning. Fibroblasts were cultivated until 60% confluency, synchronized by serum starvation for 24 h and stained with Annexin V and Propidium iodide (PI) by flow citometry. Annexin positive cells (PCD cells) and Annexin negative cells (Live cells) were sorted and used for NT. Unsorted, unstained cells were used as control (Control cells). After reconstruction, fusion, cleavage (day 2 of culture), blastocyst (day 7) and pregnancy rates (day 30, 60 and birth) were recorded. Apoptotic index of the embryos was determined by TUNEL. Data were analyzed with ANOVA and Chi-square test with 5% of significance level. There was no effect on fusion rates (p>0.05). Embryos reconstructed with PCD cells had lower cleavage and blastocyst rates (72.7 and 18.8%, respectively) compared with embryos reconstructed with Live cells (83.4 and 34.7%, respectively; p<0.05). Apoptotic index in embryos produced from cells in PCD was similar compared to embryos produced from Live and Control cells (p>0.05). Pregnancy rates were similar between cloned groups on day 30 after embryo transfer (p>0.05). However it was observed a reduced pregnancy loss in PCD group on day 60 (25%) compared with Control (62.5%) and Live (100%) groups. Only one calf, from PCD cells (4.5% of the transferred embryos), has been obtained in this experiment. In conclusion, it was showed that cells in PCD process can be reprogrammed when used as nuclear donors after NT producing even live animals. However, a negative effect on embryonic development and an increase in the apoptotic index of these embryos was observed.

Metalotioneínas (MTs) são proteínas de baixa massa molecular, que tem como principal função a regulação dos níveis de metais nos organismos. A caracterização das MTs da cianobactéria Synechococcus PCC 7942 por eletroforese capilar foi feita em comparação com os padrões comerciais de MTs de rim de cavalo e de fígado de coelho. As MTs de mamíferos apresentam diferentes arranjos moleculares, classificadas em isoformas. Na aplicação da eletroforese capilar como metodologia analítica para a otimização da separação das isoformas existentes, foram investigados a influência da composição da solução eletrolítica, variações da voltagem, comprimento do capilar e diâmetro interno do capilar. Os perfis eletroforéticos das misturas das MTs purificadas a partir de rim de cavalo e fígado de coelho comparados com a de cianobactéria mostraram uma diferenciação no tempo de migração. Para a separação foram testados eletrólitos tais como fosfato, borato e TRIS-HCl, sendo que os melhores resultados foram obtidos com o tampão TRIS-HCl (70 mM, pH 8,2) com adição de 5% de metanol. A separação eletroforética foi testada em capilares de sílica fundida de 75 e 25 m d.i., comprimento de 40, 50 e 60 cm. As soluções das amostras em volume de 327 nL foram introduzidas por injeção hidrodinâmica. As diferenças de potencial testadas foram de 10, 15, 20 e 25 kV. As melhores condições de separação foram atingidas empregado TRIS-HCl com 5% metanol como solução eletrolítica, em capilar de 60 cm e diferença de potencial de 20 kV o que estabilizou a corrente de separação em 42 \'mü\'A. Os resultados mostraram que a eletroforese capilar mostrou-se eficiente para separação das MTs de mamifero e da Synechococcus devido às diferenças de carga e tamanho das moléculas / Metallothioneins (MTs) are low molecular weight proteins, which main functions are the regulation of metals levels in the body and detoxification. The capillary electrophoresis (CE) characterization of MT from Synechococcus cyanobacteria was attained by comparison with commercial standards of horse kidney and rabbit liver MTs. The influence of electrolyte, such as phosphate, borate and TRIS-HCl buffers on the separation performance were tested. Also, parameters such as voltage potential, capillary length and capillary inner diameter were investigated to attain optimized separation of mammal and Synechococcus MTs. The electrophoretic profiles of MTs revealed four abundant metallothionein isoforms for the horse kidney sample, one for rabbit liver MTII and two for cyanobacteria Synechococcus. The separation by CE of horse and cyanobacteria MTs mixtures differentiated two sets of signals, the first with four peaks corresponding to the horse sample and the last to Synechococcus. The mixture of rabbit liver MT and cyanobacteria MTs presented a first peak for rabbit MTII and a second for cyanobacteria. Tests were performed trying phosphate, borate and TRIS-HCl buffers, however the best results were attained with TRIS-HCl buffer (70 mM, pH 8.2) with addition of 5% methanol. Different capillary lengths of 40, 50 and 60 cm and two internal diameters of 75 and 25m were tested. Also, voltages of 10, 15, 20 and 25 kV were studied. The best experimental conditions were attained using a 60 cm long capillary, TRIS-HCl plus 5% methanol as electrolyte, the application of 20 kV which allowed maintaining a separation current of 42 \'mü\'A. Results demonstrated that capillary electrophoresis was efficient for separation of MTs of mammals from that of Synechoccocus due their differences on size to charge

Este trabalho trata dos vetos presidenciais ocorridos no Brasil entre outubro de 1988 e dezembro de 2000. Seu objetivo é identificar eventos que estejam associados ao uso do veto pelo presidente, e que permitam prever com alguma precisão as chances de sua ocorrência. O universo de análise é composto pelos 1322 projetos aprovados no período, excluindo-se os projetos relativos ao Orçamento e aqueles de autoria do Judiciário. São observadas cerca de duas dezenas de variáveis, classificadas em dois grupos: no primeiro estão as variáveis ligadas diretamente aos projetos e aos seus respectivos processos de tramitação; no segundo grupo estão as variáveis referentes ao ambiente político e às condições gerais da relação Executivo-Legislativo. A hipótese testada é que as variáveis do primeiro grupo têm um impacto muito maior sobre as chances de ocorrência de veto que as do segundo, indicando que o contexto político pouco afeta o uso do veto, e que este se dá predominantemente por meio de exames caso a caso. Os resultados, obtidos por meio de regressões logísticas e testes de pós-estimativa, corroboram a hipótese, e apontam uma diferença crucial entre os vetos parciais e os vetos totais. Enquanto os primeiros são difíceis de prever e envolvem uma gama maior fatores, os últimos são usados sistematicamente contra as propostas do Poder Legislativo, impedindo-as de entrar em vigor / This work accesses the presidential vetoes occurred in Brazil from October/1988, when the current Constitution was approved, to December/2000. Its goal is to identify events that may be related to the use of the veto, which can help foreseeing its occurrence. The analyzed database contains the 1322 bills approved during that period, excluding appropriations bills and those presented by the Judiciary. Near twenty variables are observed, divided in two groups: one containing factors directly linked to the projects and their legislative procedures; the other composed by factors concerning the political environment and the general conditions of the Executive-Legislative relation. The hypothesis is that the variables in the first group have much bigger impact on the chances of a veto occurring than the variables in the second group. This indicates that there is no such thing as a veto-prone political context, and that the vetoes occur due to a case-to-case basis analysis. The results obtained by logistical regressions and post-estimative tests support the hypothesis, and show a crucial difference between line-item vetoes and total vetoes. The formers are hard to predict, and are affected by a high number of factors, while the last are systematically used against bills proposed by the legislators , preventing them to become effective

O processo de osmose reversa produz um permeado com elevada pureza, pois a membrana é praticamente uma barreira absoluta para partículas sólidas, coloides, íons e orgânicos. No entanto, alguns parâmetros devem ser controlados para proteger a membrana de oxidações por cloro, incrustações por partículas metálicas, compostos orgânicos e por sais concentrados acima ou próximos da supersaturação. Este processo é consolidado em aplicações de dessalinização e desmineralização para geração de água de nobre, porém requer maior avanço conceitual e prático em tratamento de efluentes em função das características particulares em termos de contaminantes para cada tipo de efluente. A presença de sais de metais alcalinos terrosos pode formar inscrustação (scaling) por precipitados indesejados, tais como: sulfato de bário (BaSO4), sulfato de estrôncio (SrSO4), carbonato de estrôncio (SrCO3), carbonato de cálcio (CaCO3) e hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), além de sílica (SiO2). Para redução do potencial de scaling, podem ser aplicados na água compostos anti-incrustantes, bem como soluções para ajuste de pH para dissolução de cristais de certos compostos incrustantes, porém estas aplicações são dependentes do estudo de impacto nos processos e equipamentos (JANG et al., 2002). Este estudo foi realizado com o efluente de uma refinaria no Brasil após ser tratado pela ETAC (Estação de tratamento de águas contaminadas). Este efluente foi submetido a um novo processo de remoção de sais dissolvidos baseado em sistema de osmose reversa integrado com precipitação. Foram também analisados os índices de saturação dos sais dissolvidos nas correntes de alimentação e de rejeito do sistema de osmose reversa, de modo a verificar a incrustação de sais nas membranas e dimensionar adequadamente a unidade sem a adição de anti-incrustantes. Também foi verificado o atendimento da qualidade da água de permeado do sistema de osmose reversa com os requisitos de qualidade de água recomendados pela ASME (American Society of Mechanical Engineers) para caldeiras a vapor. Neste estudo foi identificado que, mediante uma dosagem que eleve o pH da solução para o valor de 9,5 no precipitador, é possível precipitar 90% dois íons presentes e que em valores de pH maiores (maiores dosagens) essa eficiência de precipitação diminui. Nesta condição, o consumo de reagentes Na2CO3 e Na2SO4 foi de 3,23 mmol e para o MgCl2 foi de 0,16 mmol por litro de efluente bruto a ser tratado. O pré-tratamento de precipitação antes do sistema de osmose reversa pode reduzir a precipitação de sais superfície das membranas. Nas condições aplicadas neste estudo, foram atingidas as reduções de sais de barita em 96%,de sílica em 91,6% e complexos de apatita em 99,97%. Esta melhoria reflete diretamente na vida útil das membranas visto que a precipitação de barita e de sílica são os maiores complicadores de remoção nas membranas mesmo que seja realizada a limpeza química. Para avaliação do custo de investimento e de consumo de químicos, também foi desenvolvido um estudo de implantação de uma unidade de capacidade de tratamento de 150 m3/h. Esta vazão foi definida como referência com base no estudo de produção de efluentes pelas refinarias no Brasil. O custo de implantação e de operação foi aplicado na avaliação de três cenários distintos que poderiam haver a necessidade de implantação do sistema de reúso na refinaria, tais como: implantação em uma refinaria nova em local com baixa disponibilidade de água para captação ou com grande variação sazonal do aquífero, expansão da refinaria sem alterar as plantas com sistema de tratamento água e tratamento de água desmineralizada existentes e de expansão da refinaria com a possibilidade de implantação de novos sistemas de tratamento de água e tratamento de água desmineralizada. Os resultados apresentam que os cenários estudados foram favoráveis a iniciativa de implantar o sistema de reúso nas refinarias. / The reverse osmosis process produces a permeate with high purity because the membrane is almost an absolute barrier to solid particles, colloids, and organic ions. However, some parameters must be controlled to protect the membrane from oxidation by chlorine, inlays for metal particles, organic compounds and salts above concentrated or near supersaturation. This process is consolidated in desalination and demineralization applications for boiler water generation, but requires more conceptual and practical advances in wastewater treatment according to the particular characteristics in terms of contaminants for each type of wastewater. The presence of alkaline earth metal salts may form unwanted precipitates such as barium sulfate (BaSO4), strontium sulfate (SrSO4), strontium carbonate (SrCO3), calcium carbonate (CaCO3) and magnesium hydroxide (Mg(OH)2) and silica (SiO2). This phenomenon of fouling salts is also known as \"scaling\". To reduce the scaling potential is usual to apply anti-fouling compounds, as well as pH adjustment to dissolve crystals of certain fouling compounds, but these applications are dependent upon impact study on processes and equipment (Jang et al., 2002). This study was conducted with the wastewater of a refinery in Brazil after being treated by ETAC (Wastewater Treatment Plant). The wastewater was subjected to a new process for removal of dissolved salts based on reverse osmosis system integrated with precipitation. The saturation index of the dissolved salt was also analyzed in the feed and concentrate streams of the reverse osmosis system, in order to verify salts fouling the membranes and properly sizing the unit without the addition of antifoulants. It was also checked the water quality in the permeate of the reverse osmosis with the quality requirements of water recommended by the ASME (American Society of Mechanical Engineers) for steam boilers. In this study it was identified through a dose that raise the pH to a value of 9.5, that it is possible to precipitate 90% of the ions dissolved in the wastewater and at higher pH (higher doses) this precipitation efficiency decreases. In this condition, the consumption of reagents Na2CO3 and Na2SO4 was 3.23 mmol and MgCl2 was 0.16 mmol per liter of raw wastewater to be treated. The pre-treatment with precipitation before the reverse osmosis system can reduce the precipitation on the surface of the membranes of barite salts in 96%, 91.6% to silica, and for complex apatite mineral of 99.97%. This improvement directly reflects the life-time of the membranes since the precipitation of barite and silica are the most complicating particles to the membranes even if chemical cleaning is applied. To evaluate the cost of investment and consumption of chemicals, it has also developed a study of deployment of a unit treatment capacity of 150 m3/h. This flow was defined as a reference based on the study of production of wastewater by refineries in Brazil. The cost of deployment and operation was applied in the evaluation of three different scenarios that could be a need to reuse the water in the refinery, such as: implementation of a new refinery in location with low water availability for pickup or large variation seasonal aquifer, refinery expansion without changing the plants water treatment system, and demineralized water treatment and existing refinery expansion with the possibility of developing new water treatment systems and treatment of demineralized water. The results show that the scenarios studied were favorable to initiative of introducing the system of reuse in refineries.

A reação de hidrodescloração (HDC) tem recebido grande atenção como um método de tratamento de resíduos orgânicos mais eficiente que a incineração, especialmente para compostos aromáticos clorados, pois evita a formação de espécies potencialmente tóxicas, como furanos e dioxinas. O presente estudo tem como objetivo a preparação de nanocatalisadores de paládio suportados para a reação de HDC. Buscando facilitar a separação do catalisador do meio reacional e sua reutilização em sucessivas reações foram empregados suportes sólidos com propriedades magnéticas e desenvolvidas estratégias para a imobilização de nanopartículas metálicas nestes suportes. Para isso foi preparado um suporte composto por nanopartículas magnéticas revestidas por uma camada protetora de sílica densa. Os núcleos magnéticos foram preparados pelo método da coprecipitação e em seguida recobertos com sílica pelo método da microemulssão reversa. A estratégia usada para a preparação das nanopartículas de paládio suportadas foi a funcionalização da superfície do suporte, a imobilização do precursor de Pd(II) e a subseqüente redução do metal por hidrogênio em condições brandas. Como resultado foram obtidas nanopartículas de Pd bem dispersas no suporte funcionalizado, sendo que o tamanho de partícula foi dependente do grupo funcional presente no suporte. Suportes funcionalizados com amina e etilenodiamina resultaram em nanopartículas de Pd com diâmetro de 6,4 ± 1,4 nm e 1,3 ± 0,3 nm, respectivamente. Em testes catalíticos de hidrogenação de cicloexeno o catalisador amino-funcionalizado apresentou melhor desempenho com relação ao funcionalizado com etilenodiamina. Para a reação de HDC foram estudadas as melhores condições reacionais para obtenção de uma maior taxa de conversão do substrato, preservando a estrutura do catalisador. Clorobenzeno foi empregado como substrato modelo. Os testes preliminares em diferentes bases e solventes sugeriram que a trietilamina em isopropanol é o melhor meio por resultar em boa conversão de substrato sem alteração significativa na estrutura do suporte após a reação. O lixiviamento dos metais, nos casos estudados, não foi relevante em relação à quantidade de metal presente inicialmente no suporte. As reações em tampão acetato e carbonato também resultaram em boas taxas de conversão, sendo que no teste de reuso o catalisador começou a diminuir a atividade apenas no quarto reciclo. O meio tamponado é uma alternativa interessante por ser menos agressiva, mas ainda muito pouco explorada para a reação de HDC. / The hydrodechlorination reaction (HDC) has received great attention as an alternative treatment of organic residues, which is more efficient than incineration, especially for aromatic organic compounds, and avoids the formation of toxic species, such as furans and dioxins. The present study is focused on the preparation of supported palladium nanocatalysts for HDC. In order to facilitate the separation of the catalyst from the reaction medium and its reuse in successive reactions solid supports with magnetic properties were employed and strategies for the immobilization of metal nanoparticles on the surfaces of these supports were developed. For this purpose a catalyst support comprised of magnetic nanoparticles coated by a protective dense silica layer was developed. The magnetic nuclei were prepared by the co-precipitation method followed by silica coating by a reverse microemulsion. The strategy used for the preparation of supported Pd nanoparticles was first the functionalization of the support surface, immobilization of Pd (II) precursors and than metal reduction by hydrogen under mild conditions. As a result, Pd nanoparticles well-dispersed on the functionalized support were obtained, although the size of the Pd nanoparticles was tuned by the ligand grafted on the support surface. Amine and ethylenediamine functionalized supports formed Pd nanoparticles of 6,4 ± 1,4 nm and 1,3 ± 0,3 nm, respectively. In the catalytic tests of ciclohexene hydrogenation, the amino-functionalized catalyst showed the best performance compared to the ethylenodiamine functionalized support. For the HDC reaction, the most favorable reaction conditions to reach the highest substract conversion rates while preserving the catalyst structure were studied. Chlorobenzene was selected as substrate for the HDC experiments. Initial tests using different bases and solvents suggested that triethylamine in isopropanol are the best conditions for good conversion rates without meaningful change in the support structure after reaction. The metal leaching was negligible in all reactions studied with respect to the initial metal loading. The HDC reactions in acetate and carbonate buffer solutions also resulted in good conversion rates, while the catalyst activity began to decrease only in the fourth cycle. Buffer medium is an interesting less aggressive alternative for HDC reactions, but still very little exploited

Os processos de separação por membranas, especialmente a microfiltração e a ultrafiltração, são tecnologias emergentes para o tratamento de águas de abastecimento pela possibilidade de obtenção de águas com melhor qualidade em estações de tratamento mais compactas, de fácil automação, com menor geração de lodo e custo competitivo em relação ao sistema convencional de tratamento. A presente pesquisa avaliou o desempenho do processo de ultrafiltração no tratamento de água na ETA Alto da Boa Vista, que se utiliza do processo convencional tratando água do Reservatório Guarapiranga, manancial degradado da Região Metropolitana de São Paulo, sob os pontos de vista do desempenho operacional de produção de água e remoção de contaminantes. Tendo como água bruta, a água decantada da ETA ABV, o sistema operou por 2995 horas e 40 minutos, de agosto de 2009 a janeiro de 2010, produzindo com fluxo médio normalizado de 24,3 ± 2,2 L.h-1.m-2, pressão transmembrana de 94,2 ± 6,6 kPa e recuperação de 90,6 ± 0,9%. Foram analisados 13 pares de amostras de alimentação e permeado que indicaram a rejeição de COT de 11,2±8,6% (permeado=2,18±0,20 mg.L-1) , cor aparente 57,5±15,4% (permeado=2±2 mg.L-1 Pt- Co), condutividade elétrica 2,2±1,3% (permeado=138,2±17,8 S.cm-1), turbidez 92,7±4,5% (permeado=0,040±0,010 uT) e substâncias com absorção de radiação UV em 254nm 19,7±8,2% (permeado=0,025±0,008 cm-1). Em uma única amostra analisada, a rejeição a coliformes totais foi de 100%. Não foram detectados coliformes termotolerantes. Em 22/01/2010 foram coletadas amostras de alimentação e permeado para análise segundo Portaria 518 do Ministério da Saúde que indicou rejeição da contagem de bactérias heterotróficas de 98,98%, fluoretos de 36,49%, trihalometanos totais de 30,91%, alumínio total de 100%, cloretos de 20,29%, manganês total de 14,29% e sódio total de 0,81%. Em comparação com a água de abastecimento produzida na ETA ABV, a água do permeado da ultrafiltração apresentou qualidade melhor especialmente em relação à turbidez. / Membrane processes, specially microfiltration and ultrafiltration, are emerging technologies for drinking water treatment due the possibility for producing high quality water through compact treatment plants that are easier to automate with reduced sludge production and cost competitive compared with conventional processes. In this research it had been evaluated the ultrafiltration performance for water treatment at Alto da Boa Vista Water Treatment Plant that runs with conventional process, in São Paulo Metropolitan Region, from the viewpoints of water production and contaminants removal. An UF pilot plant was operated during 2995 hours and 40 minutes from August 2009 to January 2010 treating water from sedimentation tanks outlet. The UF pilot plant was able to operate with normalized flux of 24,3 ± 2,2 L.h- 1.m-2, transmembrane pressure of 94,2 ± 6,6 kPa and water recovery of 90,6 ± 0,9%. A total of 13 pairs of samples from feed and permeate were analyzed. The results were TOC rejection of 11,2±8,6% (permeate=2,18±0,20 mg.L-1), apparent color of 57,5±15,4% (permeate=2±2 mg.L-1 Pt-Co), conductivity of 2,2±1,3% (permeate=138,2±17,8 S.cm-1), turbidity 92,7±4,5% (permeate=0,040±0,01 uT) and UV 254nm 19,7±8,2% (permeate=0,025±0,008 cm-1). In an unique sample analysed for total coliforms, the rejection was 100%. Faecal coliforms were not detected in this sample. A sample of feed and permeate was collected at 01/22/2010 for analyses according to Portaria 518 (Brazilian drinking water regulations) that resulted in heterotrophic bacteria rejection of 98,98%, fluoride of 36,49%, total THM of 30,91%, total aluminium of 100%, chloride of 20,29%, total manganese of 14,29% and total sodium of 0,81%. In comparison with drinking water produced at Alto da Boa Vista WTP, the permeate of UF pilot plant was better in quality specially in terms of turbidity.

As Terras Raras (TRs), particularmente a série dos lantanídios, são consideradas elementos estratégicos da tecnologia moderna devido ao seu papel essencial na catálise petroquímica, lasers, materiais luminescentes, e na fabricação de superimãs necessários para conversão de energia em carros elétricos e geradores eólicos. Atualmente, o comércio internacional de TRs é dominado pela China (> 90%). O Brasil apresenta um enorme potencial em termos de reservas de TRs, mas o país ainda carece de uma tecnologia competitiva para o processamento mineral, incluindo a separação e produção de elementos. Processos hidrometalúrgicos baseados na extração por solvente e troca iônica são normalmente empregados pelos produtores, mas os processos são bastante caros e poluentes, envolvendo centenas de reatores e colunas para superar as propriedades químicas muito similares dos elementos. Esta tese relata uma tecnologia alternativa verde chamada Nanohidrometalurgia Magnética (NHMM), que faz parte dos nossos esforços para introduzir a nanotecnologia na área mineral. A tecnologia é baseada em nanopartículas superparamagnéticas, previamente projetadas com um revestimento protetor e um agente complexante específico, como o DTPA, para sequestrar os elementos estratégicos da solução lixiviada. NHMM permite a captura e processamento de elementos metálicos diretamente a partir de solução aquosa, sem empregar solventes orgânicos. Depois de confinar o elemento com o uso de um ímã externo (Nd2Fe14B), ele pode ser facilmente separado da mistura e liberado pela aplicação de condições ácidas leves, enquanto as nanopartículas magnéticas retornam ao processo, para um novo procedimento em lote. Na escala laboratorial, todo o procedimento pode ser realizado no mesmo reator, cumprindo, além das instalações de processamento e recuperação, os requisitos mais importantes da Química Verde. Esta tese foi concentrada na extração e separação de elementos de lantanídios da monazita. Um estudo detalhado termodinâmico e cinético foi realizado para compreender o processo. O intrigante comportamento magnético das nanopartículas magnéticas revestidas de lantanídios também foi investigado, fornecendo um ensaio crítico de seu comportamento magnetoforético em solução aquosa. O comportamento magnetoforético das nanopartículas superparamagnéticas permitiu monitorar sua interação direta com os íons lantanídeos, ilustrando uma nova perspectiva no processo de separação. / Rare earths (RE), particularly the lanthanide series, are considered strategic elements in modern technology because of their essential role in petrochemical catalysis, lasers, luminescent materials, and in the fabrication of strong magnets required for energy conversion in electric cars and aeolic generators. Currently, the international RE commerce is dominated by China (> 90%). Brazil exhibits a huge potential in terms of RE reserves but the country still lacks a competitive technology for mineral processing, including the element separation and production. Hydrometallurgy processes based on solvent extraction and ionic exchange are normally employed by the producers, but the processes are rather expensive and polluting, involving hundred reactors and columns to overcome the challenge of dealing with elements exhibiting very similar chemical properties. This thesis reports an alternative green technology named Magnetic Nanohydrometallurgy (MNHM), reinforcing our attempts and efforts to introduce Nanotechnology in the mineral area. The MNHM technology is based on superparamagnetic nanoparticles, previously engineered with a protecting coating and a specific complexing agent, such as DTPA, for sequestering the strategic elements from the lixivia solution. MNHM allows the capture and processing of metal elements directly from aqueous solution, without employing organic solvents. After confining the element with the use of an external magnet (Nd2Fe14B), it can be easily separated from the mixture, and released by applying mild acidic conditions, while the magnetic nanoparticles return to the process, for a new batch procedure. At the laboratory scale, the entire procedure can be performed in the same reactor, fulfilling, in addition to the processing and recovery facilities, the most important requisites of Green Chemistry. This thesis was concentrated on the extraction and separation of lanthanide elements from monazite. A detailed thermodynamic and kinetic study was carried out to support the ideas, leading to a new separation technology, capable of obtaining and processing the lanthanides under green and sustainable conditions. The magnetophoretic behavior of the superparamagnetic nanoparticles allowed to monitor their direct interaction with the lanthanide ions, illustrating a new perspective in the separation process.

Este estudo apresenta um modelo matemático fenomenológico para um sistema convencional de Eletrodiálise (ED) para dessalinização de água, com operação contínua em estágios. O modelo, elaborado a partir de balanços materiais em cada compartimento de um estágio genérico, foi aplicado para separação dos seguintes sais em solução aquosa: NaCl, KCl, Na2SO4 e MgCl2. A restrição operacional de sistemas de ED devida à densidade de corrente limite é particular para cada sistema e depende da configuração geométrica do equipamento, características das membranas seletivas e das propriedades do soluto. Para sua determinação, foram realizados experimentos em uma unidade de ED em escala laboratório, construída no Departamento de Engenharia Química da EPUSP. Essa unidade experimental foi utilizada para validação do modelo. A sensibilidade do modelo foi analisada para diferentes solutos em relação às seguintes variáveis: resistência elétrica da membrana, temperatura, vazão do fluido na célula, espessura da célula e concentração da alimentação, visando estabelecer seu efeito nos custos totais do sistema. O modelo foi aplicado em simulações para sistemas de ED operando em diferentes configurações: em contracorrente, com reciclo e em batelada. A partir de um caso base, foi elaborado um algoritmo de otimização pelo método de busca direta para determinar a configuração geométrica e potencial elétrico ótimo que minimizem os custos operacionais e de investimento do processo. A melhor configuração do ponto de vista econômico corresponde a um sistema em concorrente com reciclo. Os estudos de sensibilidade indicaram que o custo de remoção de Na2SO4 foi maior do que o custo de remoção de NaCl e KCl, aparentemente devido ao fato de se tratar de íons divalentes. Finalmente, apesar de haver diminuição do custo com o aumento da velocidade do fluido através das membranas, esse custo passa a aumentar para altas velocidades, devido ao maior efeito do custo de bombeamento. / This study presents a phenomenological mathematical model for an electrodialysis system (ED) for water desalination, operating continuously in stages. The model is based on material balances for the species in each compartment of a generic stage, and was applied to the separation of the following salts from water solutions: NaCl, KCl, Na2SO4, and MgCl2. One major operational restriction in ED systems is the limiting current density, which is specific for each system and depends on the equipment configuration, membrane characteristics, and solute properties. The limiting current density was determined by means of a series of laboratory scale experiments in an ED unit designed and assembled in the Chemical Engineering Department, University of São Paulo. This same experimental unit was used to validate the model. A sensitivity analysis was carried out for solutions containing different solutes, with relation to the following variables: membrane electrical resistance, temperature, fluid flow rate in the cell, cell thickness, and feed concentration, aiming at evaluating their effect on the total cost. The model was applied to simulate ED systems with different configurations: countercurrent, with recycle stream, or operating in batch mode. Based on a reference configuration, a direct search algorithm was used to estimate optimal values of design variables and electrical potential that minimize the investment and operational costs of an ED plant. The most feasible process configuration from the economic point of view corresponds to a co-current system with recycle, which has minimum membrane area. No effect of the temperature on the processing cost was detected. The desalination cost is larger for Na2SO4 than for NaCl or KCl, possibly due to the fact that these are monovalent ions. The increase in the velocity of the solution in the cell compartments causes a decrease in the processing cost due to the increase in the transfer rates, but large velocities result in high pumping costs, which contribute to the increase in processing costs.

A separação de gases é um processo que está presente na grande maioria das indústrias e a utilização de membranas vem ganhando cada vez mais importância e destaque. Neste trabalho foram fabricadas membranas de carbono suportadas em um tubo cerâmico de alumina TCB99 (99 % de alumina) a partir da pirólise (atmosfera inerte de N2) do polímero poli(éter imida) (PEI). A técnica de recobrimento por imersão foi utilizada para formar uma camada de solução polimérica sobre o suporte. Os filmes poliméricos e de carbono e as membranas de carbono suportadas foram caracterizados em relação à estrutura utilizando diferentes técnicas morfológicas, químicas e de estrutura. Além disso, foram realizados testes de sorção nos filmes de carbono e permeação de gases nas membranas de carbono. Também foram realizadas simulações de dinâmica molecular para obter um melhor entendimento das etapas de degradação do polímero, da conformação das cadeias poliméricas e formação da estrutura de carbono durante o processo de pirólise. As membranas de carbono suportadas apresentaram uma camada seletiva bem definida e com pouca ou nenhuma intrusão nos poros do suporte. Os resultados das análises estruturais mostraram que as membranas de carbono são constituídas em sua maior parte por carbono amorfo, podendo conter carbono grafite. Foi observado pelos resultados de FTIR, CNS e DRX que o polímero precursor, poli(éter imida), não foi totalmente pirolisado na temperatura máxima empregada, contendo possivelmente grupamentos de amida e anéis benzênicos. Através de simulação de dinâmica molecular foi possível obter um melhor entendimento sobre o processo de formação e composição da membrana de carbono, confirmando os resultados obtidos experimentalmente em relação à morfologia e estrutura destas, isto é, a formação de uma estrutura amorfa contendo nanodomínios de grafite. A sorção dos gases pelo material da membrana de carbono (MC) seguiu um padrão prescrito pela literatura, onde o gás CO2 apresentou maior sorção, seguido pelos gases CH4, N2 e He. Além disso, verificou-se que para as membranas produzidas em maior temperatura obtiveram um aumento na sorção dos gases He e N2, o qual atribui-se a formação de uma estrutura mais porosa. Os testes de desempenho de permeação de gases (He, CO2, O2, N2, CH4, C3H6 e C3H8) para as membranas de carbono nas diferentes concentrações de polímero (10, 15 e 20 % (m/m)) indicaram a formação de uma estrutura porosa, onde os mecanismos de permeação predominantes foram difusão de Knudsen e difusão superficial, indicando a presença de poros maiores e/ou defeitos na estrutura da membrana, possivelmente causado pela grande área de suporte utilizada. Ainda foi observado que um aumento na concentração de polímero, acarretou em um aumento da permeância para todos os gases, o que pode estar relacionado com o aumento de volume livre no polímero precursor quando submetido à pirólise. Os resultados obtidos demonstram que as membranas de carbono desenvolvidas neste trabalho apresentam potencial para serem aplicadas em processos de separação de gases. / The gas separation is a process that is present in the vast majority of industries and the membranes use is gaining more and more importance and prominence. In this work carbon membranes supported on a TCB99 alumina ceramic tube (99 % alumina) were manufactured from the pyrolysis (N2 inert atmosphere) of the poly(imid ether) (PEI) polymer. The immersion coating technique was used to form a layer of polymer solution on the support. The polymer and carbon films and the supported carbon membranes were characterized in relation to the structure using techniques of microscopy and spectroscopy, among others. In addition, sorption tests were performed on carbon films and gas permeation on carbon membranes. Molecular dynamics simulations were also performed to obtain a better understanding of polymer degradation steps, polymer chain conformation and carbon structure formation during the pyrolysis process. The supported carbon membranes presented a well defined selective layer with little or no intrusion into the pores of the support. The results of the structural analyzes showed that the carbon membranes are composed mostly of amorphous carbon and may contain graphite carbon. It was observed by the FTIR, CNS and XRD results that the precursor polymer, poly(imide ether), was not completely pyrolyzed at the maximum temperature employed, possibly containing amide groups and benzene rings. By means of molecular dynamics simulation it was possible to obtain a better understanding of the formation and composition of the carbon membrane, confirming the results obtained experimentally in relation to the morphology and structure of these, this is, the formation of an amorphous structure containing graphite nanodomains. The gases sorption by the MC material followed a standard prescribed in the literature, where the CO2 gas presented higher sorption, followed by CH4, N2 and He gases. In addition, it was observed that for the gases He and N2, the membranes produced at higher temperature obtained an increase in the sorption, which is attributed to the formation of a more porous structure. The gas permeation tests (He, CO2, O2, N2, CH4, C3H6 and C3H8) for the carbon membranes at the different polymer concentrations (10, 15 and 20 % (m/m)) indicated the formation of a porous structure, where the predominant permeation mechanisms were Knudsen diffusion and surface diffusion, indicating the presence of larger pores and/or defects in the membrane structure, possibly caused by the large support area used. It was further noted that an increase in polymer concentration resulted in increased permeability for all gases, which may be related to the increase in free volume in the precursor polymer when subjected to pyrolysis. The results obtained demonstrate that the carbon membranes developed in this work have the potential to be applied in gas separation/adjustment processes.

O presente trabalho teve como objetivo sintetizar, caracterizar e avaliar o desempenho de um polímero de impressão molecular magnético (MMIP – magnetic molecularly imprinted polymers) na extração seletiva de nicotina e cotinina em amostras de urina, com posterior análise por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS). Para tal, nanopartículas de Fe3O4 foram preparadas pelo método de co-precipitação com posterior modificação da sua superfície por silanização, que envolve a estabilização com tetraetilortosilicato (TEOS) seguida da funcionalização com 3-​(Trimethoxysilyl)​propyl methacrylate (MPS). O MIP foi sintetizado sobre as nanopartículas magnéticas pelo método de polimerização por precipitação, empregando-se nicotina, ácido metacrílico, etileno glicol dimetacrilato, ácido 4,4’-azobis(4-cianovalérico), e acetonitrila como molécula modelo, monômero funcional, agente de ligação cruzada, iniciador radicalar e solvente de síntese, respectivamente. As partículas sintetizadas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura – MEV, Microscopia de Força Atômica – AFM, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier - FT-IR, Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X - EDS e Análise Termogravimétrica – TGA. O MMIP foi empregado na extração em fase sólida dispersiva de nicotina e cotinina em urina, empregando-se um imã externo para separar as partículas da amostra. O extrato foi analisado por GC-MS, operado no modo SIM e as relações m/z monitoradas foram 84, 133 e 162 para a nicotina e 98, 147 e 176 para a cotinina. A faixa analítica foi de 0,1 a 3,0 mg L-1 (r >0,99), com limite de quantificação (LQ) de 0,1 mg L-1 para ambos analitos. As precisões intra e interdia (na forma de desvio padrão relativo) foram menores que 20 % para o LQ e menores que 15% para os demais pontos; e as exatidões intra e inter dia (na forma de erro relativo) ficaram compreendidas entre ± 9%. O método foi empregado na análise de nicotina e cotinina em quatro amostras de urina de fumantes. Os valores obtidos para cotinina encontram-se na faixa de 0,19 a 0,28 mg L-1, enquanto que a nicotina foi detectada em concentrações menores que o LQ. Assim, o método mostrou-se adequado para monitorização da exposição ao tabaco, já que a cotinina é o bioindicador mais indicado para esta finalidade. / In this study, a magnetic molecularly imprinted polymer (MMIP) was synthesized, characterized and used in the selective extraction of nicotine and cotinine from urine samples followed by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis. Fe3O4 nanoparticles were prepared by the co-precipitation method using FeCl3.6H2O, FeCl2.4H2O and ammonia. After, the particles were silanized/stabilized with tetraethyl orthosilicate (TEOS), and functionalized with 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MPS). The MIP has been prepared on the magnetic nanoparticles by the precipitation polymerization method, using nicotine, methacrylic acid, ethylene glycol dimethacrylate, 4,4′-Azobis(4-cyanovaleric acid) and acetonitrile as template, functional monomer, cross-linker, initiator and solvent, respectively. The materials were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, energy dispersive X-ray spectrometry and thermogravimetry. All the characterization results confirmed the nature of the Fe3O4 nanoparticles, as well as their subsequent treatments with TEOS, MPS and the MIP synthesis. The particles were used to extract nicotine and cotinine from urine samples in a dispersive solid phase extraction procedure employing an external magnet to separate the particles from the sample. The extracts were analyzed by GC-MS. Selective ion monitoring (SIM) mode was used and three ions in a group at m/z 162, 84, 133, and m/z 176, 147, 98 were used to monitor nicotine and cotinine, respectively. The analytical range was 0.1 to 3.0 mg L-1 (r > 0.99), with a limit of quantitation (LOQ) of 0.1 mg L-1 for both analytes. The intra- and interday precision (as RSD) were less than 20% for the LOQ and less than 15% for other points; and intra- and inter day accuracies (as relative error) were within ± 9%. The method was employed to analyze nicotine and cotinine in four smokers' urine samples. The cotinine concentrations ranged from 0.19 to 0.28 mg L-1, whereas the nicotine was detected in concentrations lower than LOQ. Thus, the method was suitable for tobacco exposure monitoring, once the cotinine can be considered the most suitable biomarker for this purpose. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES