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- Lignin-furanic rigid foams: Enhanced methylene blue removal capacity, recyclability, and flame retardancyPublication . Duarte, Hugo; Brás, João; Saoudi Hassani, El Mokhtar; Aliaño González, María José; Magalhães, Solange; Alves, Luís; Valente, Artur J. M.; Eivazi, Alireza; Norgren, Magnus; Romano, Anabela; Medronho, BrunoWorldwide, populations face issues related to water and energy consumption. Water scarcity has intensified globally, particularly in arid and semiarid regions. Projections indicate that by 2030, global water demand will rise by 50%, leading to critical shortages, further intensified by the impacts of climate change. Moreover, wastewater treatment needs further development, given the presence of persistent organic pollutants, such as dyes and pharmaceuticals. In addition, the continuous increase in energy demand and rising prices directly impact households and businesses, highlighting the importance of energy savings through effective building insulation. In this regard, tannin-furanic foams are recognized as promising sustainable foams due to their fire resistance, low thermal conductivity, and high water and chemical stability. In this study, tannin and lignin rigid foams were explored not only for their traditional applications but also as versatile materials suitable for wastewater treatment. Furthermore, a systematic approach demonstrates the complete replacement of the tannin-furan foam phenol source with two lignins that mainly differ in molecular weight and pH, as well as how these parameters affect the rigid foam structure and methylene blue (MB) removal capacity. Alkali-lignin-based foams exhibited notable MB adsorption capacity (220 mg g−1), with kinetic and equilibrium data analysis suggesting a multilayer adsorption process. The prepared foams demonstrated the ability to be recycled for at least five adsorption-desorption cycles and exhibited effective flame retardant properties. When exposed to a butane flame for 5 min, the foams did not release smoke or ignite, nor did they contribute to flame propagation, with the red glow dissipating only 20 s after flame exposure.
- Effects of in situ Incubation Environment on Hatchling Morphology and Fitness in the Northern Gulf of Mexico on Loggerhead Sea Turtles (Caretta caretta)Publication . Lopes, Ana Laura Ferreira; Fuentes, Mariana; Castilho, RitaA tartaruga-comum (Caretta caretta), pertencente à família Cheloniidae, é uma espécie de tartaruga marinha com uma distribuição global ampla, predominando em regiões subtropicais e temperadas dos oceanos Atlântico, Índico e Pacífico. O seu ciclo de vida é composto por quatro fases: recém-nascido, juvenil, subadulto e adulto, com diferenças visíveis na coloração e tamanho, atingindo a maturidade sexual entre 22 e 50 anos, reproduzindo-se a cada dois a três anos. A tartaruga-comum alimenta-se de uma variedade de espécies, incluindo decápodes, bivalves, gastrópodes, alforrecas, esponjas e, ocasionalmente, algas. Habitando ambientes distintos ao longo da vida, as tartarugas-comum iniciam sua vida em praias arenosas, migram para o oceano aberto e, eventualmente, retornam a habitats costeiros para a reprodução. Apesar de serem essenciais para os ecossistemas, as tartarugas-comum enfrentam várias ameaças naturais e antropogénicas. Na fase de desova, ovos e recém-nascidos são alvo de predadores como guaxinins, raposas e aves marinhas, enquanto no ambiente marinho, juvenis e adultos enfrentam predadores como tubarões. Doenças como a fibropapilomatose também ameaçam a sua sobrevivência. As alterações climáticas aumentam a temperatura da areia, podendo desequilibrar a proporção de sexos dos recém-nascidos e piorar as condições das praias de desova. A ação humana intensifica essas ameaças, com o desenvolvimento costeiro, poluição luminosa e resíduos plásticos, prejudicando o ciclo de vida das tartarugas. A captura acidental em redes de pesca e as colisões com embarcações representam graves riscos, levando à morte ou ferimentos severos de muitos indivíduos. Devido a essas ameaças, a tartaruga-comum, inicialmente classificada como ameaçada, está atualmente listada como vulnerável na Lista Vermelha da IUCN. As condições ideais para a nidificação envolvem uma combinação de características de praia e fatores ambientais adequados. Dois fatores que afetam vários aspetos do desenvolvimento embrionário, incluindo o crescimento dos embriões, sexo e sucesso de eclosão, são a temperatura e a humidade do ninho. Temperaturas baixas (26–28 °C) produzem principalmente machos e abrandam o metabolismo, resultando em recém-nascidos maiores; a temperaturas intermédias (28–30 °C), ambos os sexos são produzidos em proporções aproximadamente iguais; e a temperaturas altas (30–34 °C) predominam as fêmeas e aceleram o metabolismo, levando a recém-nascidos menores, desenvolvimento mais rápido e maior risco de anomalias. Com as alterações climáticas, o aumento da temperatura pode criar um desequilíbrio da proporção de sexos, eclodindo mais fêmeas. O nível de humidade atua sobre a regulação dastroca gasosas e do equilíbrio hídrico. O aumento da humidade, está associado a incubações mais longas, mais machos e a humidade excessiva pode mesmo levar à hipóxia e a desenvolvimentos anómalos. A temperatura e humidade também afetam características morfológicas e a aptidão física, podendo influenciar a coordenação muscular, flutuabilidade, agilidade e resistência física dos recém-nascidos, prejudicando sua capacidade de navegar com sucesso em direção ao oceano. O tamanho, o peso e as reservas de energia, regulados por diversos fatores ambientais e genéticos, influenciam a capacidade dos indivíduos se endireitarem (quando estão de costas, com a carapaça na areia, e precisam de se virar para seguir em direção ao mar) e de locomoção (tanto em ambiente terrestre como aquático) dos recém-nascidos. A literatura existente revela lacunas na compreensão específica de como os fatores ambientais afetam os recém-nascidos de tartarugas marinhas. Grande parte da investigação concentra-se em variáveis isoladas, sem estudar os efeitos combinados de múltiplos fatores, como temperatura, humidade, tipo de areia e níveis de oxigênio, que podem influenciar simultaneamente a aptidão física e a morfologia dos recém-nascidos. Além disso, a maioria dos estudos existentes foca-se principalmente em duas espécies, como a tartaruga-comum e a tartaruga-verde, descurando o estudo das restantes. Como cada espécie pode responder de maneira diferente às variáveis ambientais, é essencial realizar estudos mais inclusivos para entender essas respostas específicas e melhorar os esforços de conservação. Outro ponto importante é a cobertura geográfica, já que a maioria dos estudos são realizados em regiões específicas, como Queensland, na Austrália, e Flórida, nos EUA, que são zonas de nidificação muito importantes. Para compreender a influência dos fatores ambientais em diferentes contextos geográficos, é fundamental expandir a pesquisa para incluir uma maior diversidade de locais. Além disso, muitos estudos têm sido de curto prazo, limitando-se a uma única época de desova, o que dificulta a compreensão do impacto da variabilidade sazonal e das mudanças ambientais a longo prazo no desenvolvimento dos recém-nascidos. Vários estudos investigaram os efeitos da temperatura e da humidade na aptidão física e morfologia dos recém-nascidos, predominantemente em condições laboratoriais ou por meio de perturbações dos ninhos/ovos. No entanto, compreender estes impactos em incubação natural é essencial. O presente trabalho visa preencher essa lacuna, avaliando os efeitos combinados de temperatura, humidade e morfologia na aptidão dos recém-nascidos da tartaruga-comum no seu ambiente natural. Os principais objetivos são: (1) aprofundar a compreensão de como as condições de incubação in situ influenciam a aptidão física e morfologia das tartarugas-comum (Caretta caretta) e (2) investigar o impacto das características morfológicas na sua aptidão física. Para alcançar estes objetivos, foram recolhidos dados na Ilha de St. George, Florida, Estados Unidos da América, durante a temporada de 2022. A Ilha de St. George alberga a maior agregação de tartarugas-comuns na Unidade de Recuperação do Norte do Golfo do México. Os dados recolhidos incluíram variáveis ambientais como a temperatura — temperatura média durante a incubação, e as temperaturas médias para cada terço do período de incubação — e parâmetros de inundação — intensidade da inundação, frequência de inundação e duração total da inundação — bem como aptidão física e medições morfológicas detalhadas dos recém-nascidos. As variáveis morfológicas medidas foram o peso, o comprimento e a largura da carapaça, o comprimento do plastrão, a largura da cabeça, o comprimento e a largura da cicatriz umbilical e o comprimento da barbatana. Estas variáveis foram usadas para entender como as condições ambientais e a morfologia afetam a aptidão física dos recém-nascidos de tartaruga-comum — tempo de endireitamento e velocidade de locomoção terrestre. As hipóteses a testar foram que temperaturas mais altas de incubação e inundação periódica reduziriam a aptidão física dos recém-nascidos, enquanto características morfológicas como o peso, o comprimento da carapaça e das barbatanas teriam uma influência significativa na aptidão física. Os resultados mostraram que o peso dos recém-nascidos é proporcional ao tempo de endireitamento, com recém-nascidos mais pesados a demorarem mais tempo a endireitar-se. O comprimento da carapaça influenciou significativamente a velocidade de locomoção terrestre, sendo que carapaças mais longas resultaram em deslocações mais rápidas. Contudo, a inundação e o comprimento das barbatanas não tiveram impacto significativo na aptidão física. Apesar de a temperatura não ser estatisticamente significativa relativamente ao endireitamento, temperaturas médias mais altas foram associadas a um tempo de endireitamento mais demorado. Em termos morfológicos, temperaturas mais elevadas de incubação resultaram em recém-nascidos menores e mais leves, em alinhamento com os resultados de estudos anteriores. A inundação não afetou a morfologia nem a aptidão física, o que poderá ser explicado pelas limitações deste estudo, como o tamanho reduzido da amostra. O presente trabalho tem reconhecidas limitações, entre as quais se destacam o tamanho da amostra — somente 80 indivíduos em quatro ninhos —, a restrita cobertura geográfica e temporal — estudo numa única temporada e localização —, e a ausência de consideração de outros fatores ambientais e genéticos. Este estudo contribui para o conhecimento existente sobre os impactos regionais da temperatura e inundação nas características morfológicas e na aptidão física, corroborando investigações anteriores quanto à influência da temperatura, mas sem encontrar efeitos significativos da inundação. Estudos futuros deverão considerar estas limitações e realizar investigações mais abrangentes, incluindo outros fatores, para aprofundar a compreensão do desenvolvimento e aptidão física dos recém-nascidos. É fundamental para o desenvolvimento de estratégias de conservação eficazes e para garantir a sobrevivência a longo prazo das populações de tartarugas marinhas que se continue a desenrolar este tipo de investigação.
- Unravelling fish communities´ structures in tropical to temperate reefs of eastern AustraliaPublication . Fossati, Adriano Guido; Assis, Jorge; Kim , Catherine J. S.Anthropogenic climate stress events are increasing in frequency and severity, threatening marine environments. Higher temperatures alter habitats of aquatic species, which cope by shifting their ranges poleward to more suitable conditions, referred to as tropicalisation. However, the resulting changes in species, functional group biomass, and thermal affinities are variable, with uncertainties remaining around primary drivers of change. Here, I characterise the structure and temporal changes in communities’ composition, trait-based functional group biomass, and community thermal affinity. I use fish biomass records from 2010-2023 across 33 eastern Australian reefs along a tropical to temperate environmental gradient. Fish community structure is assessed using hierarchical clustering and recursive partitioning with regression trees to infer how environmental conditions (sea surface temperature, primary productivity, wave height, distance to mainland and southern oscillation index) drive the clustering structure. The main community assembly process is assessed using the Dispersal Niche Continuum Index. Functional groups are defined clustering five fish traits, whereas the surveys’ Community Thermal Index is calculated by averaging the thermal mid-points of each species weighted by their mean biomass. Finally, a generalised additive model is applied to quantify the contribution of the same environmental conditions to the changes in the community thermal index. Contrary to expectations, clear tropicalisation patterns are absent at the community level, with limited changes in tropical species biomass. However, communities’ thermal affinities show some increase over time at similar latitudes, suggesting a progression of some tropical species polewards, driven mainly by the harshness of the previous winter as well as distance to land and wave height. Overall, communities display a certain stability in composition, despite the domination of dispersal assembly processes. These results highlight the importance of integrating various spatial resolutions in analyses with extended time series fish biomass data to better detect, predict, and protect marine communities’ alterations under global climate change.
- Improving dredging plume prediction models using satellite imageryPublication . Simons, Francesca Estelle; Biezen, Tim van der; Ferreira, ÓscarThe dredging industry is essential for land reclamation, coastal protection, navigation, and environmental remediation. However, dredging activities generate suspended sediment plumes that can have economic, social, and environmental impacts. Various types of dredgers, including trailing suction hopper dredgers (TSHDs), generate these plumes, which consist of fine particles suspended in the water column. These plumes affect local ecosystems by reducing light availability and oxygen levels and damaging, for example, seagrass, and corals. As a precaution, Environmental Impact Assessments (EIAs) are carried out to analyse potential impacts and ensure compliance with regulations. Far-field sediment transport models are used to estimate total suspended solids (TSS) as a proxy for turbidity. These models, however, are subject to uncertainty due to unknown sediments conditions and the complexity of plume development processes. One factor of uncertainty is the source term, which represents the sediment flux released during dredging operations. Accurate estimation of this term is challenging due to the complex nature of sediment dynamics and the variability of dredging activities. The Becker method, which involves empirical calculations, is commonly used but introduces uncertainties because it does not take the specific local circumstances into consideration. Sediment transport in dredging plumes is classified into dynamic near-field and passive far field phases. Density and vessel interactions influence the dynamic near-field, while ambient hydrodynamics govern the passive far-field. Accurate modelling requires separate approaches for near- and far-field processes. Far-field models such as Delft3D and MIKE use large-scale simulations to predict sediment dispersion, but they face challenges in estimating source terms, dispersion factors, and fall velocities. Satellite imagery could enhance sediment plume modelling by providing real-time data on plume extents. The conversion of satellite bands to surface turbidity TSS concentration values could aid in the calibration of sediment transport models. Thus the conversion of satellite bands opens the possibilities for feedback loops. Comparing model accuracy during both planning and executable phase. By incorporating satellite data, Boskalis aims to strengthen its toolkit for managing dredge plumes. VI This research aims to improve sediment dispersion parameter selection for Delft3D far-field models by using techniques from AbuShanab (2022) and Boersma (2023). A proof of concept was developed for an existing project in the Philippines. Key objectives included: - Defining the source term, dispersion factor, and fall velocity assumptions. - Enhancing parameter definitions based on satellite imagery analysis. - Evaluating model accuracy and improvement. - Creating a feedback loop for continuous model refinement. This study demonstrated that satellite imagery can help improve the accuracy of sediment transport models. The model that would be simulated in the planning and design phase (PD model) showed high uncertainties in TSS concentrations and in the plume extent % compared to the satellite-based model (SB-model). The satellite imagery is utilised for analysis of the plume behaviour, determining the background concentration values, maximum concentration values and distinguishing the vessels displayed in the imagery with additional help of AIS vessel tracks. With this information and the use of log files, when available, the additional information from the satellite images is utilised to calibrate the SB model. Creating profile plots along the AIS vessel tracks, difference plots and analysis parameters like RMSE, R2 , bias and plume extent % calculations. The SB-model differed from the PD-model in the peak overflow source term 80% exceedance value (P80), plume positioning, IM fraction distribution and dispersion factor. The P80 value was lower than the predicted value and was set to release along the AIS vessel track every minute relative to the stationary source term of the PD-model. The IM fractions of the SB-model were IM1 33% IM2 66% whereas the PD-model had IM1 66% and IM2 33% and the dispersion factor was set to 3 m2 /s instead of 1 m2 /s. Although the SB-model is already more accurate than the original model, there is still room for improvement. This can be achieved by evaluating satellite images with a clean plume and the ship log files should be available. An attempt could be made to calculate an adjustable Peak Overflow source term using the feedback loop to improve model accuracy and environmental management in dredging projects. In conclusion, satellite imagery is a valuable tool for refinement of sediment transport models. Keywords: Satellite imagery, turbidity, sediment dispersion plume models, dredging, source term.