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João G. Crespo Tecnologias e Processos (mais) Limpos.

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1 João G. Crespo Tecnologias e Processos (mais) Limpos

2 Ciência 2007 A Engenharia e os princípios de Química Verde Uso de solventes menos poluentes (e.g., Fluidos Supercríticos, Líquidos Iónicos) Processos (bio)catalíticos com minimização de formação de subprodutos Processos selectivos com uso de materiais inteligentes (e.g., Membranas) Valorização de subprodutos industriais e matérias primas renováveis Monitorização e controlo de (bio)processos em tempo real

3 Ciência 2007 Extracção com fluidos supercríticos e processos com membranas Extracção de compostos bioactivos de elevado valor acrescentado Origem: Resíduos do processamento do azeite O quê? Esqualeno; Extractos naturais ricos em Hidroxitirosol Como? Dióxido de carbono supercrítico; Processos com membranas Patentes internacionais Spin-off (com a participação do IBET)

4 Ciência 2007 Micro-nano dispositivos para implantes e libertação controlada de fármacos PNIPAAm impregnado num scaffold de quitosano. Poli(N-isopropilacrilamida), PNIPAAm, um hidrogel termo- sensível com aplicações em libertação de fármacos, engenharia de tecidos e membranas inteligentes foi sintetizado em CO 2 supercrítico com diferentes percentagens de agente reticulante. A polimerização in-situ de NIPAAm em scCO 2 para a impregnação e/ou revestimento de estruturas porosas de quitosano produz dispositivos porosos secos e sem contaminantes, capazes de alterar as propriedades de superfície de uma forma rápida e reversível sob acção de estímulos externos. com agente reticulantesem agente reticulante Capacidade inteligente de inchar e de contrair dos hidrogéis com diferente reticulação sintetizados no interior dos microporos dos scaffolds de quitosano, por variação da temperatura.

5 Ciência 2007 Desenvolvimento de membranas inteligentes no fraccionamento de biomoléculas Exposição à luz Ausência de luz Cis-trans isomerization of retinal Alteração controlada das características químicas e físicas da membrana: Alteração do carácter hidrofóbico Alteração do tamanho de poro Mimetização dos sistemas biológicos Fluxo de permeado Redução da colmatação membranar Melhor selectividade Aumento do fluxo de permeado Membrana modificada Trans-cis isomerization with the increase of the dipole moment

6 Ciência 2007 Interacções enzima/matriz sol-gel Correlação das propriedades de uma enzima imobilizada em matrizes sol-gel com as características das matrizes, preparadas com diferentes funcionalizações e aditivos. Utilização de espectroscopias de fluorescência, de ressonância magnética nuclear, de infra- vermelho em reflectância difusa, mutagénese dirigida, microscopia electrónica de varrimento, espectroscopia de raios-X, microscopia óptica. Colaborações intra-REQUIMTE, com IST/UTL, com ITQB/UNL, com outros Sectores da FCT e da UNL. Micrografia de matriz sol-gel com adição de zeólito NaA. Visualização da proteína corada com uma sonda fluorescente. Estrutura da enzima modelo, retirada do Protein Data bank.

7 Ciência 2007 Monitorização de alterações estruturais e funcionais de proteínas induzidas por ultrafiltração Interacções proteína-membrana Tensão de corte dentro dos poros Agitação Interacções proteína-proteína Tensão de corte tangencial Fluorescência Membrana PES Membrana RC Ret 100 kDa 30 kDa 10 kDa 2. Alterações funcionais da peroxidase 1. Alterações estruturais da peroxidase Proteína antes da ultrafiltração Proteína após ultrafiltração permeados retido Alimentação Triptofano sonda intrínseca fluorescente Objectivos Identificação das condições operacionais que permitem a minimização do impacto do processo de ultrafiltração Desenvolvimento de novos materiais de membranas ou membranas com superfície modificada Horseradish peroxidase Heme group Trp117

8 Ciência 2007 Bio(Nano)Tecnologia Design Molecular (Proteína-Receptor) Síntese Combinatorial BIOSEPARAÇÃO BIOSENSORES PROJECTOS Miniaturização de bibliotecas combinatoriais (Fundação Calouste Gulbenkian) Biosensores Acústicos (Institute of Biotechnology, University of Cambridge) Nutracêuticos Proteínas Recombinantes

9 Ciência 2007 Desenvolvimento de filmes biodegradáveis para embalagens alimentares Materiais biodegradáveis obtidos a partir subprodutos agrícolas, resíduos de indústrias alimentares e de recursos naturais de baixo valor Podem ser usados na produção de filmes, mas é necessário que as suas propriedades mecânicas e a permeabilidade a gases e vapor de água sejam adequadas. A permeabilidade pode ser alterada por inclusão de materiais inertes (micas ou argilas) e compostos reactivos (ácido ascorbico ou hidróxido de cálcio que interactuem com o oxigénio e com o dióxido de carbono, respectivamente).

10 Ciência 2007 Produção, extracção, caracterização e utilização de polissacáridos de origem bacteriana Sub-produtos do biodiesel (glicerol) Projecto: Produção de Biopolímeros a partir de Glicerol, Sub-produto da Produção do Biodiesel. ENERSIS, Filmes biodegradáveis para embalagens Libertação controlada de fármacos Extracção Utilização

11 Ciência 2007 Bioprodução de PHA Extracção Biopolímero Produção de polihidroxialcanoatos (PHA) a partir de sub-produtos industriais Grânulos de PHA Melaços Soro de leite Sub-produtos do biodiesel (glicerol) Sustainable Microbial and Biocatalytic Production of Advanced Functional Materials. EU Integrated Project. Contract nº ; Produção de Biopolímeros a partir de Glicerol, um Sub- produto da Indústria do Biodiesel. ENERSIS, Projectos

12 Ciência 2007 Sistemas biológicos híbridos semi-paramétricos …a ponte entre duas Ciências Systems Biology Engenharia de Bioprocessos Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB) Instituto de Biologia Experimental e Tecnológica (IBET) De forma a melhorar… Conhecimento metabólicoProdutividade Controlo bioquímicoEficiência global

13 Ciência 2007 Produção de biodiesel por transesterificação de óleos vegetais Remoção contínua do glicerol durante a produção de biodiesel, através do uso de um reactor de membrana catalítica Utilização de catalisadores ácidos sólidos, reutilizáveis Reactor de membrana Membrana catalítica

14 Ciência 2007 Despolimerização catalítica de resíduos de materiais plásticos Parceiros: REQUIMTE Petrobrás, Brasil Patente: E. Falabella Souza-Aguiar, A. Figueirado Costa, I.M.F.L. Fonseca, A.M.M. Ramos, J. Vital, M.B.B. de Almeida, Processo Para A Despolimerização De Polímeros Acrílicos Via Pirólise Catalítica, Patente Brasileira INIPI , 10/03/2005

15 Ciência 2007 Carvão activado Remoção de metais em fase líquida usando o carvão activado Cr 58 mg/g Fe 28 mg/g Cu 32 mg/g Ni 15 mg/g Co 18 mg/g Instalação piloto para a obtenção do carvão activado Mistura de resíduos para obtenção de carvão activado Project NATO Science for Peace Biomassa Carvão bituminoso Resíduos de petróleo 25% 25% 50% Remoção de metais em fase líquida usando carvão activado

16 Ciência 2007 Remoção de poluentes aniónicos em bio-reactor de membranas de permuta iónica Aniões Poluentes Concentrações na água poluida Concentrações na água tratada Limites regulamentados NO ppm0.3 ± 0.2 ppm50 ppm ClO ppb3.6 ± 1.1 ppb24.5 ppb IEMB Patente nº WO Conceito Vantagens Previne a contaminação secundária da água Evita necessidade de tratamento de lixiviados Vaso Agitado Água Poluida Água Tratada Alimentação ao Biorreator Effluent do Biorreactor Circuito Biológico Circuito da Água Módulo de Membranas Set-up do IEMB Remoção de Poluentes

17 Ciência 2007 A Engenharia do REQUIMTE em rede MBR-Network: European cluster dedicated to membrane bioreactor technology SuperGreenChem: Green Chemistry in Supercritical Fluids, Marie Curie Research Grant NanoMemPro: Network of Excellence on Membrane Science and Technology


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