Estágio realizado na TOTAL Bitumes orientado pelo Eng.º Luis Rodriguez-Carrasquel / Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

A Colômbia é o país com as maiores reservas de carvão da América Latina, localizadas principalmente no norte do país, na região da Costa Atlântica. Nos departamentos de La Guajira, Cesar e Córdoba são encontrados 90% do carvão térmico. Nestas regiões, a mineração de carvão acontece a céu aberto, ocorrendo a liberação de material particulado com uma mistura de compostos químicos no ambiente. Esta mistura complexa está associada à indução de efeitos genotóxicos em diferentes organismos. Ainda assim, é pouca a informação da composição química e dos efeitos biológicos gerados pelo carvão da Colômbia. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os principais compostos químicos do carvão betuminoso da mina El Cerrejón e sub-betuminoso da mina La Guacamaya, Colômbia, e avaliar seus efeitos biológicos utilizando modelos in sílico, in vitro e in vivo. A caracterização das amostras de carvão identificou os principais óxidos inorgânicos, elementos inorgânicos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Alguns destes compostos podem induzir a geração de Espécies Radicais de Oxigênio (ERO), que leva a estresse oxidativo, e provoca a interrupção do ciclo celular como reação aos danos no DNA Além disso, os carvões betuminoso e sub-betuminoso da Colômbia induzem citotoxicidade, lesões primárias no DNA e instabilidade cromossômica em níveis similares, associadas ao dano oxidativo detectado in vitro. Da mesma forma, foi demostrado in vivo que a inalação subaguda de carvão sub betuminoso, produz acumulação de pó de carvão no tecido do pulmonar, resultando na indução de ERO e lesões primárias no DNA em células do sangue periférico e pulmão, além de provocar um aumento nos níveis das defesas antioxidantes e a liberação de citocinas pró-inflamatório. Em conclusão, os efeitos observados in sílico, in vitro e in vivo estão relacionados com a capacidade de alguns compostos químicos do carvão da Colômbia de induzir a geração de estresse oxidativo celular e tecidual. / Colombia has the largest coal reserves in Latin America. Mineral reserves are located mainly in the north (Caribbean region), where 90% of the thermal coal is located in the departments of La Guajira, Cesar, and Córdoba. In these regions, coal mining is open-pit, which is related to the release of particulate material into the environment with a mixture of chemical compounds. This complex mixture is associated with thegenotoxic effects in different organisms. However, the information about chemical composition and biological effects generated by coal in Colombia is scarce. Our objective was to characterize the main chemical compounds of the bituminous coal from El Cerrejón and sub-bituminous mine from La Guacamaya mine in Colombia and to evaluate the biological effects using in vitro, in vitro, and in vivo models. Characterization of the carbon samples identified the main inorganic oxides, inorganic elements, and polycyclic aromatic hydrocarbons Some of these compounds may induce the generation of ROS, which leads to oxidative stress and cause cell cycle disruption as a reaction to DNA damage. In addition, bituminous and subbituminous coals induce cytotoxicity, primary DNA damage, and chromosomal instability at similar levels associated with oxidative damage detected in vitro. Likewise, it has been shown that subacute inhalation of sub-bituminous carbon, produces accumulation of coal dust in lung tissue in vivo. This leads to the induction of ROS and, consequently, causes oxidative stress, primary lesions in the DNA in cells of the peripheral blood and lung. In addition, it causes increased levels of antioxidant defenses and markers of oxidative damage, as well as the release of proinflammatory cytokines. In conclusion, the effects observed in vitro, in vitro and in vivo are related to the ability of some chemical compounds of coal in Colombia to induce oxidative stress.

A Colômbia é o país com as maiores reservas de carvão da América Latina, localizadas principalmente no norte do país, na região da Costa Atlântica. Nos departamentos de La Guajira, Cesar e Córdoba são encontrados 90% do carvão térmico. Nestas regiões, a mineração de carvão acontece a céu aberto, ocorrendo a liberação de material particulado com uma mistura de compostos químicos no ambiente. Esta mistura complexa está associada à indução de efeitos genotóxicos em diferentes organismos. Ainda assim, é pouca a informação da composição química e dos efeitos biológicos gerados pelo carvão da Colômbia. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os principais compostos químicos do carvão betuminoso da mina El Cerrejón e sub-betuminoso da mina La Guacamaya, Colômbia, e avaliar seus efeitos biológicos utilizando modelos in sílico, in vitro e in vivo. A caracterização das amostras de carvão identificou os principais óxidos inorgânicos, elementos inorgânicos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Alguns destes compostos podem induzir a geração de Espécies Radicais de Oxigênio (ERO), que leva a estresse oxidativo, e provoca a interrupção do ciclo celular como reação aos danos no DNA Além disso, os carvões betuminoso e sub-betuminoso da Colômbia induzem citotoxicidade, lesões primárias no DNA e instabilidade cromossômica em níveis similares, associadas ao dano oxidativo detectado in vitro. Da mesma forma, foi demostrado in vivo que a inalação subaguda de carvão sub betuminoso, produz acumulação de pó de carvão no tecido do pulmonar, resultando na indução de ERO e lesões primárias no DNA em células do sangue periférico e pulmão, além de provocar um aumento nos níveis das defesas antioxidantes e a liberação de citocinas pró-inflamatório. Em conclusão, os efeitos observados in sílico, in vitro e in vivo estão relacionados com a capacidade de alguns compostos químicos do carvão da Colômbia de induzir a geração de estresse oxidativo celular e tecidual. / Colombia has the largest coal reserves in Latin America. Mineral reserves are located mainly in the north (Caribbean region), where 90% of the thermal coal is located in the departments of La Guajira, Cesar, and Córdoba. In these regions, coal mining is open-pit, which is related to the release of particulate material into the environment with a mixture of chemical compounds. This complex mixture is associated with thegenotoxic effects in different organisms. However, the information about chemical composition and biological effects generated by coal in Colombia is scarce. Our objective was to characterize the main chemical compounds of the bituminous coal from El Cerrejón and sub-bituminous mine from La Guacamaya mine in Colombia and to evaluate the biological effects using in vitro, in vitro, and in vivo models. Characterization of the carbon samples identified the main inorganic oxides, inorganic elements, and polycyclic aromatic hydrocarbons Some of these compounds may induce the generation of ROS, which leads to oxidative stress and cause cell cycle disruption as a reaction to DNA damage. In addition, bituminous and subbituminous coals induce cytotoxicity, primary DNA damage, and chromosomal instability at similar levels associated with oxidative damage detected in vitro. Likewise, it has been shown that subacute inhalation of sub-bituminous carbon, produces accumulation of coal dust in lung tissue in vivo. This leads to the induction of ROS and, consequently, causes oxidative stress, primary lesions in the DNA in cells of the peripheral blood and lung. In addition, it causes increased levels of antioxidant defenses and markers of oxidative damage, as well as the release of proinflammatory cytokines. In conclusion, the effects observed in vitro, in vitro and in vivo are related to the ability of some chemical compounds of coal in Colombia to induce oxidative stress.

A Colômbia é o país com as maiores reservas de carvão da América Latina, localizadas principalmente no norte do país, na região da Costa Atlântica. Nos departamentos de La Guajira, Cesar e Córdoba são encontrados 90% do carvão térmico. Nestas regiões, a mineração de carvão acontece a céu aberto, ocorrendo a liberação de material particulado com uma mistura de compostos químicos no ambiente. Esta mistura complexa está associada à indução de efeitos genotóxicos em diferentes organismos. Ainda assim, é pouca a informação da composição química e dos efeitos biológicos gerados pelo carvão da Colômbia. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os principais compostos químicos do carvão betuminoso da mina El Cerrejón e sub-betuminoso da mina La Guacamaya, Colômbia, e avaliar seus efeitos biológicos utilizando modelos in sílico, in vitro e in vivo. A caracterização das amostras de carvão identificou os principais óxidos inorgânicos, elementos inorgânicos e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Alguns destes compostos podem induzir a geração de Espécies Radicais de Oxigênio (ERO), que leva a estresse oxidativo, e provoca a interrupção do ciclo celular como reação aos danos no DNA Além disso, os carvões betuminoso e sub-betuminoso da Colômbia induzem citotoxicidade, lesões primárias no DNA e instabilidade cromossômica em níveis similares, associadas ao dano oxidativo detectado in vitro. Da mesma forma, foi demostrado in vivo que a inalação subaguda de carvão sub betuminoso, produz acumulação de pó de carvão no tecido do pulmonar, resultando na indução de ERO e lesões primárias no DNA em células do sangue periférico e pulmão, além de provocar um aumento nos níveis das defesas antioxidantes e a liberação de citocinas pró-inflamatório. Em conclusão, os efeitos observados in sílico, in vitro e in vivo estão relacionados com a capacidade de alguns compostos químicos do carvão da Colômbia de induzir a geração de estresse oxidativo celular e tecidual. / Colombia has the largest coal reserves in Latin America. Mineral reserves are located mainly in the north (Caribbean region), where 90% of the thermal coal is located in the departments of La Guajira, Cesar, and Córdoba. In these regions, coal mining is open-pit, which is related to the release of particulate material into the environment with a mixture of chemical compounds. This complex mixture is associated with thegenotoxic effects in different organisms. However, the information about chemical composition and biological effects generated by coal in Colombia is scarce. Our objective was to characterize the main chemical compounds of the bituminous coal from El Cerrejón and sub-bituminous mine from La Guacamaya mine in Colombia and to evaluate the biological effects using in vitro, in vitro, and in vivo models. Characterization of the carbon samples identified the main inorganic oxides, inorganic elements, and polycyclic aromatic hydrocarbons Some of these compounds may induce the generation of ROS, which leads to oxidative stress and cause cell cycle disruption as a reaction to DNA damage. In addition, bituminous and subbituminous coals induce cytotoxicity, primary DNA damage, and chromosomal instability at similar levels associated with oxidative damage detected in vitro. Likewise, it has been shown that subacute inhalation of sub-bituminous carbon, produces accumulation of coal dust in lung tissue in vivo. This leads to the induction of ROS and, consequently, causes oxidative stress, primary lesions in the DNA in cells of the peripheral blood and lung. In addition, it causes increased levels of antioxidant defenses and markers of oxidative damage, as well as the release of proinflammatory cytokines. In conclusion, the effects observed in vitro, in vitro and in vivo are related to the ability of some chemical compounds of coal in Colombia to induce oxidative stress.

Estágio realizado na Total Bitumen e orientado pelo Eng.º Luis Rodriguez-Carrasquel / Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na TOTAL Bitumen e orientado pelo Eng.º Luís Rodriguez Carrasquel / Tese de mestrado integrado. Engenharia Industrial e Gestão. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Vias de Comunicação. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

O objetivo do presente trabalho foi o estudo de hidrocarbonetos presentes nos betumes de carvões minerais sul brasileiros. Os carvões em estudo são provenientes das Minas do Leão-Sutiã e Candiota, ambas localizadas no Rio Grande do Sul. A matéria orgânica presente nos carvões foi extraída com solventes apropriados, em sistema soxhlet, sob atmosfera inerte. Os extratos foram fracionados em o to grupos com o auxílio de Cromatografia Líquida Preparat iva, e as frações resultantes caracterizadas quimicamente através de técnicas cromatográficas e espectroscópicas. A anál i se da fração correspondente aos h i drocarbonetos sat urados alraves da delerminação do índice preferencial de carbono (CPI) e da razão prislano/filano (P/F), a conslatação da predominância dos n-alcanos de número impar de átomos de carbono, a presença de hopanóides de estereoquímica BB e a predominância de esteranos de configuração R sobre os S demonstram o baixo grau de carbonificação dos carvões em estudo A fração rica em hidrocarbonetos aromáticos revelou a presença de compostos considerados carcinogênicos, dentre os quais o benzo(a)pireno, criseno e pireno encontram-se presentes em concentrações consideráveis. O estudo da distribuição de metilnaftalenos, fenantreno e melilfenanlrenos no carvão da mina do Leão revelou integral concordância com aquela encontrada na literatura para carvões que apresentam grau de carbonificação similar. Entretanto, um comportamento anômalo foi verificado para a fração aromática proveniente do betume extraído do carvão da mina de Candiota. / The goal of the present work was to study the hydrocarbons present in bi tumen extracted from Brazi I ian coaIs. The coal under study carne from Leão Bulia and Candiota mines, bolh Iocaled at Rio Grande do Sul State. The organic maller was exlracted from lhe coaI wilh lhe heIp of proper solvenls. in inert almosphere, using a Soxhlel system. Thc cxlracls wcre fraclionaled lnlo elghl groups by Prcparalive Liquid Chromatography and the resulting fraclions were chemically c~aracterized by chromalographic and spectroscopic lechniques. Analysis of lhe salurated hydrocarbons by delerminlng lhe carbon preferencial index (CPI) and lhe pristane/phylane ralio (P/f), the predominance of n-alkanes wilh odd carbon number , lhe presence of hopanolds • showing ~~ slereochemistry and lhe predominance of sleranes with R inslead • of S configuralion show lhe low rank of bolh coaIs under investigation. The fraclion containing aromalic hydrocarbons reveals lhe presence oI' corr.pounds considered as carcinogenic including uenzo(a)pyr'ene whlch are presenl in relevant concenlrations in such fracllon. The distribution of melhylnaftalenes, phenanthene and melhyIphenanlhene in lhe Mina do Leão coaI shows a total agreement with that found in lhe literalure for coaIs of similar rank. However, anomalous behaviour was verifled for the aromalic fraclion of lhe betumen from lhe Cand i ota coaI.

O objetivo do presente trabalho foi o estudo de hidrocarbonetos presentes nos betumes de carvões minerais sul brasileiros. Os carvões em estudo são provenientes das Minas do Leão-Sutiã e Candiota, ambas localizadas no Rio Grande do Sul. A matéria orgânica presente nos carvões foi extraída com solventes apropriados, em sistema soxhlet, sob atmosfera inerte. Os extratos foram fracionados em o to grupos com o auxílio de Cromatografia Líquida Preparat iva, e as frações resultantes caracterizadas quimicamente através de técnicas cromatográficas e espectroscópicas. A anál i se da fração correspondente aos h i drocarbonetos sat urados alraves da delerminação do índice preferencial de carbono (CPI) e da razão prislano/filano (P/F), a conslatação da predominância dos n-alcanos de número impar de átomos de carbono, a presença de hopanóides de estereoquímica BB e a predominância de esteranos de configuração R sobre os S demonstram o baixo grau de carbonificação dos carvões em estudo A fração rica em hidrocarbonetos aromáticos revelou a presença de compostos considerados carcinogênicos, dentre os quais o benzo(a)pireno, criseno e pireno encontram-se presentes em concentrações consideráveis. O estudo da distribuição de metilnaftalenos, fenantreno e melilfenanlrenos no carvão da mina do Leão revelou integral concordância com aquela encontrada na literatura para carvões que apresentam grau de carbonificação similar. Entretanto, um comportamento anômalo foi verificado para a fração aromática proveniente do betume extraído do carvão da mina de Candiota. / The goal of the present work was to study the hydrocarbons present in bi tumen extracted from Brazi I ian coaIs. The coal under study carne from Leão Bulia and Candiota mines, bolh Iocaled at Rio Grande do Sul State. The organic maller was exlracted from lhe coaI wilh lhe heIp of proper solvenls. in inert almosphere, using a Soxhlel system. Thc cxlracls wcre fraclionaled lnlo elghl groups by Prcparalive Liquid Chromatography and the resulting fraclions were chemically c~aracterized by chromalographic and spectroscopic lechniques. Analysis of lhe salurated hydrocarbons by delerminlng lhe carbon preferencial index (CPI) and lhe pristane/phylane ralio (P/f), the predominance of n-alkanes wilh odd carbon number , lhe presence of hopanolds • showing ~~ slereochemistry and lhe predominance of sleranes with R inslead • of S configuralion show lhe low rank of bolh coaIs under investigation. The fraclion containing aromalic hydrocarbons reveals lhe presence oI' corr.pounds considered as carcinogenic including uenzo(a)pyr'ene whlch are presenl in relevant concenlrations in such fracllon. The distribution of melhylnaftalenes, phenanthene and melhyIphenanlhene in lhe Mina do Leão coaI shows a total agreement with that found in lhe literalure for coaIs of similar rank. However, anomalous behaviour was verifled for the aromalic fraclion of lhe betumen from lhe Cand i ota coaI.