ISEL - Eng. Quim. Biol. - Dissertações de Mestrado
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- Análise da acumulação de acrilamida decorrente do processo de torra do grão de café produzido na Serra da GorongosaPublication . Shimura, André Mateus; Ribeiro, Ana Isabel Faria; Semedo, Magda Sofia de Carvalho Cardoso Nobre; Martins, Sónia Alexandra de AlmeidaO café é uma das bebidas mais consumidas no mundo, e apesar do seu consumo se dever às suas propriedades organoléticas, apresenta também diversas propriedades benéficas para a saúde humana. Essas caraterísticas advêm da presença de compostos bioativos que se acumulam durante a formação do grão de café, mas também no seu processamento. Porém, é também no processo de torra dos grãos verdes do café que são formados compostos prejudiciais para a saúde humana. Um desses compostos é a acrilamida, que é atualmente considerada pela Agência Internacional de Investigação sobre o Cancro (IARC) como provável carcinogénico para o Homem (grupo 2A). O projeto Tricafé desenvolvido na Serra da Gorongosa em Moçambique, visa combater a desflorestação que se tem verificado na zona, tendo vindo a implementar medidas de gestão sustentável, das quais se destacam a plantação de cafeeiros num sistema agroflorestal. Com o propósito de contribuir para a avaliação da qualidade do café produzido neste sistema agroflorestal, o presente trabalho focou-se no desenvolvimento de um método expedito de extração, deteção e quantificação de acrilamida após torra do grão verde de plantas Coffea arabica L. O trabalho compreendeu o estudo de diferentes condições durante as etapas de extração, separação e deteção por HPLC-PDA e posteriormente por HPLC-MS. Os diversos métodos de extração e condições de análise cromatográfica testados neste trabalho, não permitiram a quantificação de acrilamida nos extratos de café torrado, o que se atribuiu à complexa matriz do café e às dificuldades inerentes à separação dos interferentes co-extraídos com a acrilamida.
- Avaliação da composição e bioatividade de algas comestíveis comercializadas em PortugalPublication . Marçalo, Ana Rita Duarte; Semedo, Magda Sofia Nobre Soares de Carvalho Cardoso Nobre; Reboredo, Fernando Henrique da SilvaAs macroalgas são importantes recursos marinhos utilizadas na produção de alimentos e fármacos devido aos seus nutrientes e compostos com propriedades benéficas para a saúde, incluindo atividades anti-oxidante, anti-inflamatória, antibacteriana, anticoagulante e antitumoral. Contudo, esses organismos possuem capacidade de biorremediação por processos de bioabsorção e bioacumulação, retendo nas suas células compostos tóxicos presentes no meio de cultura, que representam um risco para a saúde do consumidor, invalidando os benefícios previamente identificados. Neste estudo foram selecionadas cinco algas comestíveis adquiridas em locais de venda ao público de bens alimentares em Portugal: Undaria pinnatifida (wakame da China e do Japão), Laminaria spp. (kombu da Coreia do Sul e do Japão), e Porphyra spp. (nori da China). A composição elementar foi avaliada por fluorescência de raios X de energia dispersiva obtendose teores de K, S, Cl, Ca, Fe, Zn, Br, As, Sr, Cu, P, Si, I e Ni. Os compostos bioativos foram extraídos por três métodos: autoclave (água, 121 ºC, 30 minutos), multi-etapas (água fria, água em ebulição, condições alcalinas e ácidas) e micro-ondas (água, KOH, 120 ºC, 30 minutos). Foram quantificados lípidos, carbohidratos, proteínas, compostos fenólicos, flavonoides e pigmentos através de espectroscopia UV-Vis. A atividade anti-oxidante, antibacteriana e o efeito citotóxico dos extratos foram avaliados através de ensaios in vitro e e a identificação e caracterização parcial dos compostos presentes foram efetuadas por FTIR. Este trabalho revelou a presença de macro e micronutrientes essenciais, bem como de elementos tóxicos (Sr, Br e As), comprometendo a qualidade e segurança destes alimentos. Contudo, os extratos exibiram atividades antioxidante, antibacteriana e baixa citotoxicidade, demonstrando potencial como alimentos funcionais e aplicação nas indústrias alimentar e biofarmacêutica, desde que desenvolvidas em condições controladas. Assim, para as macroalgas serem resposta às necessidades de soluções sustentáveis e inovadoras para a saúde humana, estas exigem estudos aprofundados da sua composição e propriedades.
- Avaliação do impacte dos grandes navios de cruzeiros no Porto de Lisboa na qualidade do ar da cidadePublication . Ramos, Rodrigo Ferreira; Melo, Ana Maria Garcia Henriques Barreiros Joanaz de; Matos, Manuel José deO turismo de cruzeiros é um setor turístico que combina lazer, desporto, educação e outros serviços. Desde os anos 60, tornou-se um setor relevante para a economia global, impulsionando o turismo e o consumo local. Contudo, os impactos ambientais são significativos, com elevadas emissões de poluentes atmosféricos e gases de efeito estufa (GEE), afetando a qualidade do ar e contribuindo para o aquecimento global. Desta forma, este trabalho pretendeu identificar e avaliar o impacte destes navios na qualidade do ar da cidade de Lisboa. Este trabalho foi desenvolvido na Administração do Porto de Lisboa (APL), que possibilitou recolher dados de diversas fontes. Foram realizadas inspeções em navios de cruzeiro para identificar características gerais, consumo de combustível, uso de scrubbers, gestão de resíduos e as próprias emissões. Foram utilizados também relatórios da empresa SondarLab que contemplaram informações meteorológicas e medições horárias de poluentes em estações próximas ao porto. Outras fontes incluíram a plataforma Janela Única Logística (JUL), que forneceu dados técnicos sobre os navios, a Vessel Traffic Services (VTS), que registou horários estratégicos da movimentação destes navios e uma estação meteorológica complementar. O tratamento estatístico avaliou a representatividade da amostra, enquanto o modelo de pluma Gaussiana, parametrizado no Excel, permitiu prever e quantificar o impacto das emissões. Os resultados foram comparados com os dados reais, tendo sido realizada um análise detalhada dos efeitos dos cruzeiros na qualidade do ar da cidade. Foi possível verificar que a grande maioria dos poluentes estão em conformidade com os valores guia da Organização Mundial de Saúde (OMS) e com as normas da União Europeia (EU). Concluiu-se que os navios de cruzeiro têm um impacto negativo na qualidade do ar, mas não o suficiente para diminuí-la, sendo o tráfego rodoviário a maior fonte de poluição da cidade de Lisboa.
- Simulação dinâmica da utilização de zeólitos em processos de adsorçãoPublication . Carvalho, Carolina Morgado; Silva, João Miguel Alves da; João, Isabel Maria da SilvaO armazenamento de energia térmica por adsorção (ATES) tem sido estudado como uma solução sustentável para enfrentar os desafios energéticos globais, permitindo o uso eficiente e confiável de fontes renováveis. Este trabalho aborda a simulação e análise do processo ATES com o Zeólito 13X como adsorvente, devido às suas propriedades favoráveis, como elevada densidade de armazenamento e capacidade de adsorção de água. A metodologia incluiu a modelagem detalhada de ciclos de adsorção/desorção no software Aspen Adsorption, com base no processo TSA (Temperature Swing Adsorption), que alterna entre a retenção de calor em baixas temperaturas e a regeneração térmica em temperaturas mais elevadas. Para a simulação, foram definidos parâmetros-chave, como a isotérmica de adsorção mais adequada (Freundlich Tipo 2), pressões operacionais de até 10 bar e temperatura inicial de 16 °C. A análise do ciclo organizador foi conduzida para maximizar a eficiência do sistema considerando variáveis como tempos de adsorção, desorção e arrefecimento. Os resultados demonstraram que o Zeólito 13X oferece viabilidade prática para aplicações em aquecimento e refrigeração, devido à sua estabilidade térmica e ao calor de adsorção significativo. A relevância desta pesquisa está na possibilidade de reduzir a dependência de combustíveis fósseis e mitigar emissões de CO₂. No entanto, dificuldades foram enfrentadas durante a simulação, como erros recorrentes de integração no software Aspen Adsorption. Estes erros resultaram em inconsistências nos dados gerados e exigiram múltiplas interações para corrigir os parâmetros e obter resultados coerentes. Estas limitações evidenciam a complexidade da modelagem de sistemas TSA, bem como a importância de uma calibração detalhada do software para simulações de maior precisão. Adicionalmente, os resultados destacaram a importância de otimizar o design do sistema TSA para atender às necessidades energéticas atuais, aumentando a capacidade de regeneração e eficiência geral do processo.
- Otimização de um reator descontínuo para reações de biorrefinação usando catalisadores bifuncionaisPublication . Matos, Mariana Filipa Faísca; Nunes, Angela Maria Pereira Martins; Coelho, José Augusto PaixãoNo presente trabalho, desenvolveram-se catalisadores bifuncionais para o estudo da reação de hidrodesoxigenação (HDO) do guaiacol e anisol, que são moléculas modelo da biomassa. Os zeólitos foram selecionados como suporte ativo, devido à acidez intrínseca, responsável pela ativação da ligação C−O da molécula reagente. A reação ocorre na presença de hidrogénio e, necessita de uma função metálica para efeitos de hidrogenação, bem como, para a clivagem da ligação C−C. Para este trabalho, selecionaram-se como zeólitos, o Y e o MCM-22 e, como função metálica, a Platina, o Níquel e misturas dos dois metais. O zeólito Y foi utilizado na forma comercial e, no caso do MCM-22, procedeu-se à sua síntese, realizando-se posteriormente um tratamento alcalino assistido por surfactante, CTAB, de modo a alterar as propriedades texturais. A preparação dos catalisadores bifuncionais executou-se a partir de impregnação por solvente mínimo e mecanoquímica com almofariz e moinho de bolas planetário, onde se analisou a influência dos parâmetros de moagem, isto é, o tempo e a velocidade de rotação, nas propriedades dos catalisadores e no comportamento catalítico. A reação de HDO ocorreu num reator descontínuo, a 250 ºC, 20 bar e 300 rpm e, os produtos foram analisados por Cromatografia Gasosa e, em alguns casos por Cromatografia Gasosa acoplada por Espetrometria de Massa. No final do estudo verificou-se que a amostra bimetálica Pt0.5_Ni1_30_200_M_R_HY, submetida à técnica mecanoquímica com o moinho de bolas, com um maior tempo de moagem, correspondente a 30 minutos e menor velocidade de rotação, isto é, 200 rpm, apresentou os melhores resultados catalíticos, tanto a nível de rendimento, como de seletividade para os produtos livres de oxigénio. Relativamente ao zeólito HMCM-22, toda a análise efetuada permitiu retirar que foi criada alguma mesoporosidade, conferindo seletividade de forma ao produto, maioritariamente com a utilização de concentrações de NaOH superiores a 0.1 M.
- Modificação de zeólitos para a degradação de azul de metileno por reações tipo FentonPublication . Costa, José Tiago Nunes da; Nunes, Nelson Guerreiro Cortez; Carvalho, Ana Paula Baptista deA presente dissertação teve como principal objetivo a modificação de zeólitos para a degradação de azul de metileno por reações tipo Fenton. Nesta modificação das estruturas zeóliticas foram estudadas diferentes vias de incorporação do ião metálico, mecanoquímica e permuta iónica, fundamental para a formação dos radicais hidroxilo responsáveis pela degradação da molécula modelo. A razão Si/Al dos zeólitos também foi alterada em algumas amostras, através de dessilicação seguida de um tratamento ácido. Os zeólitos modificados foram posteriormente caraterizados por meio de diferentes técnicas como difração de raios-X para a determinação da percentagem de cristal, adsorção com N2 a – 196 ºC para determinação dos parâmetros texturais, a composição química das amostras foi determinada por espectrometria de emissão atómica por plasma acoplado indutivamente (ICP-OES). Paralelamente, na presente dissertação são apresentados alguns resultados de ensaios preliminares com o método mecanoquímico provenientes do projeto ZeoMed referente à Bolsa de Iniciação à Investigação com a Refª IPL/2022/ZeoMed_ISEL/BII/5M, que tiveram como objetivo a otimização das condições reacionais da mecanoquímica. Além das caraterizações já citadas, foi ainda também analisado o tamanho de partícula por difração laser através do método de dispersão húmida, usando água como agente dispersante. A quantificação do corante azul de metileno foi feita por espetrofotometria UV-Visível, sendo que o processo de gradual desaparecimento da cor foi monitorizado por medidas de absorvância do meio reacional a diferentes tempos. Foi obtida uma curva de calibração que corresponde à variação da absorvância no comprimento de onda de 663 nm com a concentração da solução. Para averiguar a capacidade da reação de Fenton, foram aplicados modelos cinéticos de pseudo-primeira e pseudo-segunda ordem, para obtenção de constantes cinéticas que permitem avaliar os tratamentos induzidos na modificação das estruturas zeolíticas. Além de ter sido estudado o fenómeno de adsorção por meio de isotérmicas de adsorção.
- Concentração e purificação de extratos de flor de cardo (Cynara cardunculus, L.), por ultrafiltração. Caracterização química e molecular dos concentrados como agentes coagulantes no fabrico de queijoPublication . Cabrita, André Rodrigues; Santos, Paulo Jorge Ferreira Cameira dos; Minhalma, Luís MiguelA flor da planta Cynara cardunculus L., também conhecida como cardo, é utilizada tradicionalmente como agente coagulante para a produção de queijos tradicionais portugueses, com a designação de origem protegida (DOP). Apesar da sua vasta utilização, o processo para a obtenção do extrato, assim como a colheita da flor, ainda é realizado de forma artesanal, originado a falta de homogeneidade nos estratos obtidos. Para solucionar tal problema, neste trabalho propôs-se a utilização de membranas de ultrafiltração de acetato de celulose para a obtenção de um extrato de flor de cardo reprodutível utilizando técnicas de concentração e diafiltração. Após os ensaios de permeação realizados foi comprovado que é possível utilizar uma membrana de acetato de celulose com um limite de exclusão molecular de 52155 Da para obter um concentrado, através do ensaio de concentração, e um retentado, através do ensaio de diafiltração, sem perdas significativas de atividade coagulante. No caso do concentrado foi possível concentrar a atividade coagulante a um fator de concentração de 5. Por outro lado, também foi possível verificar que, tanto o processo de concentração como o de diafiltração, resultam numa alteração no perfil químico do extrato, possibilitando assim a alteração do mesmo, sem comprometer a sua atividade coagulante, que por sua vez, poderá ser utilizado para a obtenção de um extrato de cardo padrão, que não seja influenciado pelas diferenças dos diferentes conjuntos de plantas utilizados à partida. Em suma foi possível criar dois processo simples que permitem tanto a concentração do extrato de cardo como a obtenção de um extrato padronizado que não dependa das condições da matéria-prima inicial.
- Avaliação da toxicidade de catinonas sintéticas usadas como drogas de abusoPublication . Gomes, Ana Patrícia Soares Tauleigne; Pacheco, Rita Isabel Dias; Gaspar, Helena Margarida Guerreiro GallaNa última década, verificou-se globalmente um aumento do consumo de novas substâncias psicoativas (NSP) como drogas de abuso. A 2ª classe mais abundante entre as NSP relatadas ao EMCDDA (European Monitoring Centre for Drugs and Drug Addiction) são as catinonas sintéticas. Estas NSP representam uma ameaça à saúde pública pois pretendem mimetizar o efeito de drogas ilícitas, no entanto, as consequências associadas ao seu consumo são ainda pouco conhecidas e, tendo ocorrido várias fatalidades relacionadas à sua utilização. De modo a aumentar o conhecimento sobre as catinonas sintéticas foi avaliado o potencial efeito citotóxico in vitro, usando a linha celular de hepatocarcinoma humano (HepG2) e a linha celular diferenciada de neuroblastoma humano (SH-SY5Y), e ainda o efeito sobre a atividade da enzima acetilcolinesterase (AChE), de 21 catinonas: 2’-CMC, 3’-CMC, 4’-CMC, 2’-CEC, 3’-CEC, 4’-CEC, 3’-CBC, 4’-CBC, 2’-Cl-PPP, 3’-Cl-PPP, 4’-Cl-PPP, 2’-CDC, 3’-CDC, 4’-CDC, 3’-Cl-DEC, 4’-Cl-DEC, 3’-CIC, 4’-CIC, 3’-Cl-TBC, 4’-Cl-TBC e a mefedrona. Destas, foram sintetizadas e caracterizadas por RMN as cloro-N-butilcatinonas (CBC). Foi possível comprovar uma relação entre as atividades obtidas e a estrutura das catinonas testadas, tendo-se demonstrado pela primeira vez, que as catinonas inibem a atividade da AChE. Verificou-se que as catinonas que apresentaram melhor capacidade inibitória têm uma cadeia N, N-dialquílica com quatro átomos de carbono (3’-Cl-DEC, 4’-Cl-DEC) ou uma cadeia N-isopropílica (3’-CIC). Verificou-se, de um modo geral, um aumento da citotoxicidade em ambas as linhas celulares, com o aumento da cadeia N-alquílica do grupo amino, sendo as catinonas sintetizadas, 3’-CBC e 4’-CBC, as mais ativas. A comparação dos valores do LC50 da mefedrona e da 4’-CMC sugere que a substituição de um grupo metilo por um átomo de cloro no anel aromático aumenta a citotoxicidade. Apesar de existirem diferenças significativas nas atividades obtidas entre a maioria dos regioisómeros, que diferem na posição do átomo do cloro no anel aromático (orto, meta e para), não se verificou uma tendência regular no efeito desta posição sobre a atividade. Foi ainda realizada uma previsão in silico das propriedades farmacocinéticas ADME (absorção, distribuição, metabolismo e excreção) das catinonas usadas neste trabalho, nomeadamente as suas propriedades físico-químicas e o seu potencial de bioatividade. Os dados obtidos no geral indicam que todas as catinonas poderão exibir uma boa disponibilidade oral, evidenciando que o seu consumo, para além dos efeitos experimentalmente determinados neste trabalho, constituem um risco para saúde dos consumidores. É de ressalvar ainda a necessidade de continuar a investigar outros efeitos biológicos potencialmente associados ao consumo destas substâncias.
- Perfil e Quantificação de Açúcares e Ácidos Orgânicos em ortofrutícolas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC)Publication . Paiva, Fayruzy Costa; Lageiro, Maria Manuela; Serra, Maria CelesteNeste trabalho, foram determinados o perfil e o teor de açúcares (sacarose, glucose, frutose e sorbitol) e ácidos orgânicos (oxálico, tartárico, lático, acético, cítrico, málico, propiónico e ascórbico) através de métodos analíticos de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) previamente validados, em trinta hortofrutícolas não adequados ao mercado em fresco, com vista a valorizá-los como matrizes para produção de energia e/ou extração de compostos fitoquímicos. Os açúcares foram extraídos em água, usando soluções Carrez para clarificação, separados por HPLC-RI numa coluna SugarPak, com fase móvel EDTA cálcio (0,01 mM), a fluxo 0,6 mL/min e identificados pelos tempos de retenção. Os ácidos orgânicos foram extraídos com tampão fosfato, separados e quantificados por HPLC-PDA numa coluna C18 em fase reversa, com fase móvel KH2PO4 (0,025 M, pH 2,4) e acetonitrilo, 99:1 (V:V), fluxo 0,8 mL/min e deteção a 254 nm (ácido ascórbico) e 210 nm (outros ácidos). A validação mostrou bons resultados na gama de concentrações de 1,0-30 g/L e de 0,01-4,0 g/L, para açúcares e ácidos orgânicos, respetivamente; apresentando coeficientes de correlação superiores a 0,995; boa linearidade (aplicação do teste de Mandel); repetibilidade (CVr≤4,5%) e precisão intermédia (CVR≤9,3%). As taxas de recuperação variaram de 78% a 111% para todos os analitos. Os limites de deteção e quantificação variaram de 0,6 a 2,1 g/100g e de 1,7 a 6,4 g/100g (açúcares) e de 4,5 a 123,7 mg/100g e de 13,6 a 375,0 mg/100g (ácidos), respetivamente. O teor máximo de açúcares foi determinado para a sacarose na beterraba (8,8 g/100g). Um teor máximo de acidez total foi obtido no alho (8,7 g/100g) que também apresentou o teor máximo de ácido tartárico (2,8 g/100g). Os açúcares estão maioritariamente presentes nos frutos e os ácidos orgânicos nos hortícolas sendo os ácidos cítrico, tartárico, oxálico e málico os que mais contribuiem para a acidez total.
- Study to increase the quality of treated water in the process of water reuse in vehicle washing systemsPublication . Rabagliati, Barbara; Matos, Manuel José de; Santos, Maria Teresa Loureiro dosAs águas residuais geradas na lavagem de automóveis são um dos recursos efluentes que contribuem efetivamente no aumento da contaminação ambiental devido às características químicas dos resíduos veiculares. O presente trabalho tem como objetivo avaliar e comparar as eficiências de remoção de poluentes provenientes de águas residuais de lavagem de veículos, a fim de otimizar o funcionamento da estação de tratamento em termos de energia e água. No presente trabalho é realizado um estudo de caso na estação Transportes Gama, localizada no Seixal. A estação possui uma estação de tratamento compacta, construída pela ECODEPUR®, com sedimentação primária, flotação, tratamento biológico, filtrações de areia e carvão ativado. A eficiência de cada operação e processo de tratamento foi avaliada analisando diversos parâmetros: pH, demanda química de oxigênio (DQO), sólidos totais (ST), sólidos suspensos totais (SST) e metais (Cu e Zn). Para avaliar o efeito da enzima na eficiência de remoção de todos os parâmetros, foram feitas duas amostragens e testes relativos, a primeira com 30 L/semana de enzimas e a segunda com adição reduzida pela metade. Os principais resultados mostram que o DQO e os metais estão dentro do limite da legislação nacional para lançamento de águas residuais em ambos os testes. No primeiro ensaio a estação de tratamento apresenta uma eficiência total de remoção em torno de 96% de DQO, 61% de ST e cerca de 80% de Cu e 81,5% de Zn. Verificou-se que a redução do volume da enzima teve um pequeno impacto na eficiência de remoção total com 95,6, 58, quase 77 e quase 74% de DQO, TS, Cu e Zn respetivamente, de 3.900 €/ano. A maior parte das águas residuais tratadas é reutilizada na lavagem de veículos, o que representa uma descarga de águas residuais próxima de zero e uma poupança de custos de 6.320 €/ano, contribuindo também para o uso sustentável da água.