Browsing by Author "Rafael, Helder Martins"
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- Biossorção do corante têxtil preto reafix super 2R com bagaço de maltePublication . Rafael, Helder Martins; Rafael, Helder Martins; Pietrobelli, Juliana Martins Teixeira; Chaves, Eduardo; Martins, RamiroNa indústria têxtil grandes volumes de efluentes são gerados, os quais são caracterizados por serem coloridos e poluentes , devido à presença de corantes em sua composição. Com a necessidade de descontaminação, diferentes métodos são utilizados no tratamento, sendo um deles, a biossorção. Este consiste na remoção das substâncias tóxicas recorrendo a biossorventes obtidos a partir de resíduos agrícolas e sub-produtos de processos industriais. O objetivo principal deste trabalho foi estudar a remoção do corante Preto Reafix Super 2R em soluções aquosas por meio de biossorção com bagaço de malte. Baseando-se sobretudo no estudo da cinética e equilíbrio entre o biossorvente e o corante. Numa primeira fase foi estudada a influência dos parâmetros operacionais, como a influência do diâmetro médio das partículas do biossorvente, o pH da solução e a velocidade de agitação da solução. Sendo as condições ótimas de biossorção definidas a pH 2, velocidade de agitação de 150 rpm e biomassa sem peneiramento. Posteriormente, ajustaram-se os modelos cinéticos de Pseudo-primeira ordem, Pseudo-segunda ordem e de Difusão intrapartícula aos resultados experimentais obtidos pela cinética de adsorção avaliando também a influência da temperatura no tempo de contato para se alcançar o equilibrio. O modelo de Pseudo-segunda ordem conduziu ao melhor ajuste, com um coeficiente de correlação (R2) de apróximadamente 1. A partir dos testes de equilíbrio realizados com diferentes concentrações de corante, foram ajustadas as isotermas de Langmuir, Freundlich, Tempkin aos resultados experimentais tendo-se obtido parâmetros bastante significativos para o modelo Langmuir, cuja capacidade máxima de remoção (qmax) obtida foi de 40,16 mg.g-1. A análise dos parâmetros termodinâmicos permitiram avaliar que o processo de adsorção ocorre espontaneamente, sendo endotérmico e que ao longo do processo aumenta a aleatoriedade na interface sólido/solução, devido à desorganização do processo em virtude das interações que ocorrem.
- Biosynthesis of antioxidant xanthan gum by Xanthomonas campestris using substrates added with moist olive pomacePublication . Crugeira, Pedro Jorge Louro; Almeida, Heloísa H.S.; Marcet, Ismael; Rendueles, Manuel; Pires, Marcella Golini; Rafael, Helder Martins; Rodrigues, Ana Isabel G.; Santamaria-Echart, Arantzazu; Rafael, Helder; Barreiro, M.F.; Golini Pires, MarcellaMoist olive pomace (MOP) is a high moisture content by-product of the olive oil industry. Managing this recalcitrant residue (transport, storage, and drying) is a priority demanding investment in finding alternative valorisation routes. In this context, the biosynthesis of xanthan gum (XG) incorporating MOP in the substrate (0.0 %, 5.0 %, 10.0 %, 15.0 %, 20.0 %, 25.0 %, 30.0 % and 50.0 %) to induce bacterial stress was attempted. XG biosynthesis yield was quantified, and the product was characterised by structural analysis (FTIR), thermal behaviour (TG), rheology and antioxidant capacity. Relative to the control (sample with no added MOP), a significant increase in XG biosynthesis was found for concentrations up to 30.0 % MOP. In particular, for XG produced with 15 % MOP, a 50.91 % (p < 0.0001) increase was achieved, together with 395.78 % for viscosity. In general, XG produced with MOP presence showed antioxidant activity, a value-added property, especially for applications in the food, pharmaceutical and cosmetic areas. The results indicated that the stress imposed by the MOP induced a microbial response leading to XG production increase, structural and viscosity modifications, and antioxidant properties incorporation. Overall, this work points out a new MOP application contributing to the sustainability of the olive oil productive chain from a biobased circular economy perspective.
- Cork-based composites: studies on binder replacement and incorporation of biomass-derived additivesPublication . Rafael, Helder Martins; Fernandes, Isabel P.; Nunes, Bernardo; Pinto, Vera; Ferreira, Maria José; Barreiro, M.F.; Rafael, Helder MartinsThe Portuguese footwear industry is an important economic sector once it is one of the most active national business areas. The investment made in the production of footwear with high technological performance, and high technical-scientific requirements, evidences the valorization of the footwear industry during the last years. In addition, the evolution of consumers' environmental awareness, allied to the demand for bio-products, is considered a challenge for this sector. Therefore, the development of novel composites, based on natural materials and by adopting green productive processes, represents an area of great interest. In fact, cork, the natural material selected for this application, has properties such as impermeability, good compressibility and resilience, as well as low density, being usually applied in the form of composites for the production of footwear components like shoe insoles and soles. Cork is the bark of a cork oak (Quercus suber L.), which is normally harvested every 9-12 years. Among the corkproducing countries, Portugal has the largest annual production, with around 100.000 tons, which represented 49.6% of the worldwide production in 2016. Traditionally, the cork agglomeration process uses a reactive polyurethane-based adhesive, which results on composites with low flexibility and poor water absorption/desorption characteristics, generating products with low comfort properties. In addition, this adhesive is based on toluene diisocyanate (TDI), which is classified as a high toxic compound, thus motivating its replacement by environmental friendly products. Herein, the use of green adhesives such as water-based polyurethanes dispersions can be envisaged. Furthermore, the low water absorption capacity of the generated composites is related to the hydrophobic character of the cork itself and the used binder, which results in low absorption of the sweat, promoting a sensation of discomfort when footwear incorporating these materials is used. Considering all the above mentioned, the present work is focused on the production of novel cork-based composites, where the traditionally used adhesive was replaced by commercial water-based polyurethane adhesives. In addition, the effect of incorporating residual biomasses on the water absorption/desorption properties will be tested.
- Development of new footwear materials within the extralight safe shoe projectPublication . Fernandes, Isabel P.; Rafael, Helder Martins; Fernandes, Albano M.; Nunes, Bernardo; Pinto, Vera; Ferreira, Maria José; Barreiro, M.F.At present, footwear is considered as one of the most internationalized sectors of the Portuguese industry, having a major importance for the national economy, as it is proved by 2017 economic data: 83.3 billion shoes pairs were exported, representing an average value of 1.96 billion euros. The remarkable progress of the footwear sector is strongly related with the investment in research and technological development made in the last years, along with an attentive surveillance of the market opportunities, which in its turns, allows the identification the latest consumer demands and of new business opportunities. One example of these novel tendencies is the actual society demand for lightweight and comfortable footwear, which prompted the development of ultralight (low-density) materials. Additionally, the evolution of consumers' environmental awareness, allied to the demand for bio-products, is considered a challenge for the footwear sector. Thus, both challenges motivated the development of new materials within the scope of the Extralight Safe Shoe project, namely ultralight microcellular polyurethanes and natural composite-based materials. In this context, the work performed was focused on: (i) the development of ultralight microcellular polyurethanes (PUs) with suitable properties for the production of midsoles for technical footwear, and (ii) the development of lighter and more flexible PU/cork composites for production of insoles.
- Materiais de base poliuretano com resistência incrementada à fadiga térmica para calçado de segurançaPublication . Cuma, Diana Francisco; Rafael, Helder Martins; Fernandes, Isabel P.; Gomes, Helder; Pinto, Vera; Ferreira, Maria José; Barreiro, M.F.A perda de propriedades ao longo do tempo de vida útil do calçado esta relacionada com a variação térmica e esforço mecânico ocorrido em condições de utilização, o calçado pode ser utilizado de forma intercalada a temperaturas elevc:1das e a temperaturas baixas (p.exe. o calçado usado por militares que operam no deserto). Os materiais de base poliuretano (PUs), nomeadamente os microcelulares, são convencionalmente aplicados na construção de calçado sendo associados a boas propriedades de conforto. Devido as exigências dos consumidores quanto a produtos de elevado desempenho, o desenvolvimento de novos PUs microcelulares com resistência incrementada a fadiga térmica e um tópico de elevado interesse industrial. Assim, o presente trabalho esta focado no desenvolvimento de PUs microcelulares resistentes a fadiga térmica, partindo de uma formulação e de um sistema químico de base poliester tipico para a produção de entressolas para calçado, e onde o incremento desta propriedade e realizado pela aditivação do PU com nanocargas inorgânicas. Produziram-se PUs moldados correspondentes à formulação base e a formulações modificadas com o aditivo inorgânico nano-A (tamanho medio de partícula<1 0 μm) através da incorporação de 1, 3, 5, 7 e 10% (m/m) (Fig.1 (1 a)). Os PUs produzidos foram caracterizados quanto a estrutura celular por microscopia ótica (MO) (Fig.1 (2a)) e Scanning Electron Microscopy (SEM), servindo tambem esta ultima técnica para verificar a distribuição das cargas nas células (Fig. 1 (3a)). As propriedades térmicas foram avaliadas por Differential Scanning Calorimetry (DSC). Para avaliar o efeito da fadiga termica nas propriedades dos PUs, desenvolveu-se um teste laboratorial que consistiu em colocar as amostras numa estufa a 60°C durante 12 horas, seguido de um período a 4 °C (frigorifico) durante 12 horas. Este procedimento foi repetido durante 5 ciclos, seguindo-se a analise por DSC de forma a avaliar o efeito nas propriedades térmicas. Os resultados obtidos por MO permitiram observar que a introdução do aditivo originou distribuições de tamanho de células mais homogéneas, e que esta característica melhorou com o aumento do teor de 1 para 10%. A analise por DSC das amostras após produção evidenciou que a incorporação do aditivo incrementou o valor de Tm de 292.1 (PUbase) para 311.7 oc (PU10nano-A), enquanto após o teste de fadiga térmica os valores de Tm variaram entre 292.7 (PUbase) e 314.7 oc (PU10nano-A). Este resultado aponta para um efeito positivo da utilização deste tipo de cargas no aumento da resistência do PU a temperaturas elevadas.
- Patente Nacional Nº 118006 - Método de produção de goma xantana com bagaço húmido da azeitona e aumento do biopolímero produzidoPublication . Crugeira, Pedro Jorge Louro; Barreiro, M.F.; Almeida, Heloísa Helena Scorsato de; Pires, Marcella Golini; Rafael, Helder Martins; Golini Pires, MarcellaO presente invento refere-se a um processo de produção de goma xantana, a partir da cepa de Xanthomonas campestris atcc 33913, com o uso do bagaço húmido da azeitona, proveniente da extração do azeite em sistema contínuo de duas fases. O método utiliza o bagaço húmido de azeitona pasteurizado até uma concentração de 45% suplementado com 2,0% de sacarose para meio de produção. Os polifenóis, poliálcoois e ácidos orgânicos existentes no resíduo induzem o estresse microbiano e consequente aumento da produção do exopolissacarídeo, como resposta à adaptabilidade celular e proteção às condições desfavoráveis. O dissacarídeo funciona como fonte de carbono, conseguindo-se uma relação aproximada de carbono/nitrogénio de 10:1, favorável a produção. A reutilização do bagaço húmido, resíduo recalcitrante, insere-se no processo sustentável e de inclusão no sistema de economia circular, reduzindo o custo do bioprocesso. O presente invento é aplicável, por exemplo, nas indústrias alimentares, farmacêuticas, agrícolas e petrolíferas.
- Ultralight microcellular polyurethanes for the production of technical footwear componentsPublication . Rafael, Helder Martins; Fernandes, Isabel P.; Gomes, Helder; Pinto, Vera; Fernandes, A.M.; Ferreira, Maria José; Barreiro, M.F.Today's society demands lightweight and comfortable footwear products, which represents a market opportunity for the footwear industry, motivating the development of new low-density (ultralight) materials. This research is dedicated to the development of ultralight microcellular polyurethanes (PUs) with suitable properties for the production of midsoles for technical footwear. In this context, the studies performed in this work aimed at reduce the density of microcellular PUs by the incorporation of additives based on expandable thermoplastic microspheres. Samples of a base formulation were modified by the incorporation of 1, 2 and 3% of the additive. The produced materials result in PUs with densities that varied from 0.45 to 0.30 g/cm3. The performed characterization pointed out for PUs with adequate technical properties, with particular emphasis for impact absorption, which evidenced the suitability of the developed materials for the production of midsoles for ultralight safety shoes.