Coluna 'Ver para Crer' BEQ (2021.23): os diferentes prazos assumidos por nações europeias para abandonar o consumo de carvão como fonte de energia


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Corroborando a máxima de que uma imagem vale mais que mil palavras, a coluna 'Ver para Crer' BEQ tem por objetivo divulgar conteúdos multimédia cativantes que possam elucidar dos diferentes fenómenos e contextos em que a engenharia química tenha uma palavra a dizer, seja de forma direta ou meramente simbólica.

Moléculas BEQ (2021.9) - Morfina, o ingrediente ativo do ópio, motivo do Prémio Nobel da Química de 1947, e analgésico padrão para dores associadas ao cancro

Nome: Morfina

Fórmula molecular: C17H19NO3

Densidade: 1.4 g/cmFonte 
Ponto de fusão: 174 °C Fonte 
Ponto de ebulição: 417 °C Fonte 

'Bio': O primeiro passo para identificar o ingrediente ativo do ópio, a morfina, foi o seu isolamento químico no início de 1800 por Wilhelm Sertürner. A elucidação subsequente da fórmula química da morfina e a derivação da fórmula estrutural por Sir Robert Robinson valeu-lhe o Prémio Nobel de Química de 1947. Fonte

A produção comercial de morfina começou na década de 1820 na Europa e na década de 1830 nos Estados Unidos [2], mas a molécula não foi listada na Farmacopeia de Londres até 1836 [7,14]. Fonte

Embora a apreciação mundial esteja a mudar devido à ‘epidemia de opióides’, até 2013
a morfina ainda era saudada como o “analgésico opióide padrão para dores relacionadas com o cancro. Firmemente estabelecida como a primeira escolha de opióide forte da Organização Mundial da Saúde, a morfina é o opióide mais comumente usado para dor moderada a grave em pessoas com cancro no Reino Unido e em outros países europeus, e nos Estados Unidos para dor não maligna [22]. Fonte

Revista de imprensa BEQ (2021.23): Nestlé com algas na sede; Altri aposta em fibras têxteis; Complexo industrial de Sines elogiado; dessalinizar com proteínas de alga



A sede da Nestlé Portugal, em Linda-a-Velha, está a desenvolver um novo projeto piloto: a instalação de biorreatores com microcultura de algas para melhorar a qualidade do ar. A ideia é que esta tecnologia capture dióxido de carbono (CO2) e o transforme em oxigénio. O sistema, denominado de PhotoSynthetica, vai absorver cerca de 7,3 quilogramas de dióxido de carbono no período de um ano e produzir cerca de 5,5 quilogramas de oxigénio, possibilitando ainda a produção de 30 quilogramas de biomassa.

A Altri assinou um memorando de entendimento para avançar com a construção de uma biofábrica de fibras sustentáveis na Galiza, com capacidade de produção anual de cerca de 200 mil toneladas, avançou hoje a empresa em comunicado. (...) A Altri adianta ainda que esta biounidade estará capacitada para fornecer o cluster têxtil do Noroeste peninsular, contribuindo para o reforço da economia circular e descarbonização de um importante setor económico como é o do setor têxtil.

"Podemos dizer que a construção destas novas fábricas e o processo de expansão da sua gama de produtos diferenciados torna o Complexo de Sines num dos mais avançados, integrados e competitivos da Europa", disse António Brufau.(...) O investimento contempla a construção de uma fábrica de Polietileno Linear (PEL) e uma fábrica de Polipropileno (PP), cada uma com uma capacidade de produção de 300 mil toneladas por ano, estando prevista a sua conclusão em 2025.

Cientistas dos Estados Unidos desenvolveram uma fina membrana capaz de realizar a filtragem de sais de forma mais econômica e com a ajuda de uma proteína presente em algas marinhas. A nova tecnologia é mais eficiente que as disponíveis atualmente, indicam resultados de testes laboratoriais. (...) a equipe resolveu explorar uma técnica já conhecida: a eletrodiálise. “Esse é um método que também precisa de eletricidade, usamos uma corrente elétrica para extrair o sal.

Produto BEQ do mês (10/2021): QuenchSea, um dessalinizador de água manual e portátil, que combina pressão, filtração e osmose inversa


O QuenchSea é um dispositivo inovador, de baixo custo, portátil e alimentado manualmente, que transforma instantaneamente a água do mar em água potável.

QuenchSea é uma tecnologia inovadora que combina um sistema hidráulico, pré-filtração tripla e uma pequena membrana de osmose inversa para dessalinizar a água do mar em água doce usando a força humana manual. No mar ou na costa, converta a água do mar em água potável instantaneamente.

Quanta água doce é possível produzir por hora ou dia? Sob condições médias 2 litros por hora e em condições ótimas até 3 litros por hora. 

Quanto custa substituir as membranas de osmose inversa?  10 dólares por membrana.

O QuenchSea requer de bateria? Não. A energia é gerada usando um sistema hidráulico exclusivo e uma alavanca manual.




Vídeo de apresentação e demonstração do equipamento

Sobre a obsidiana, vidro vulcânico que acompanhou a história da humanidade, e a evolução histórica da produção de vidro com diferentes propriedades

A obsidiana [ao centro na figura acima] é um dos poucos materiais usados ​​em toda a história humana. Os primeiros artefactos de obsidiana encontrados até hoje são de Melka Kunture, um sítio paleolítico com 1,7 milhões de anos, na Etiópia (Piperno et al., 2009).

(...) Na época em que os humanos modernos, o Homo sapiens, evoluiu, a obsidiana era obtida de muito longe. Estudos de proveniência de artefatos de obsidiana (...) mostram que a fonte da obsidiana estava a 166 km de distância (Blegen, 2017). Isso ilustra a crescente importância da obsidiana de alta qualidade como matéria-prima nas primeiras sociedades humanas, já que suas arestas afiadas eram ideais para a produção de ferramentas de corte. Enquanto os primeiros artefatos de obsidiana eram limitados a ferramentas básicas como raspadores, na época do Neolítico, a obsidiana estava sendo usada para fazer uma variedade de tipos de artefatos. No Oriente Médio, em particular, a obsidiana foi usada para criar uma variedade de itens de "luxo", incluindo espelhos (placas altamente polidas), tigelas, vasos e contas, com artefatos de obsidiana sendo encontrados a mais de 1000 km da sua fonte geológica (Chataigner et al., 1998; Healey e Campbell, 2014).

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Fonte: D. Alderton, S.A. Elias, Encyclopedia of Geology, 2020, Academic Press.


A indústria do vidro é muito antiga, com registos que datam dos egípcios, há mais de 3500 anos. Sabe-se que há pelo menos 6000 anos - muito antes de aprender a fundir o ferro - o homem sabia fazer vidro.

(...) O primeiro vidro artificial tinha a forma de um esmalte - uma mistura de areia e minerais aquecidos e fundidos na superfície de objetos de pedra ou cerâmica em um forno, produzindo assim uma camada externa dura e brilhante. Por volta de 1500 AC o homem formava contas de vidro e joias e fazia pequenos recipientes mergulhando um caroço de areia no vidro derretido. Fios de vidro aplicados enquanto o vidro ainda estava quente deram aos recipientes uma beleza impressionante. O vidro feito antes de 100 aC raramente era transparente e normalmente continha impurezas e imperfeições. No entanto, as qualidades de transparência e ausência de cor não eram importantes para a fabricação de incrustações, imitações de pedras e vasos tubulares. As formas e os usos tornaram-se mais variados com a introdução do cachimbo soprador de vidro. que entrou em uso por volta de 50 AC. Até aos tempos modernos o processo limitou-se à mudança nos constituintes que são fundidos para fazer o vidro. O vidro romano fabricado durante a época de Cristo contém quase os mesmos ingredientes e proporções de ingredientes que o vidro de cal-soda usado nas garrafas de hoje. 

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Fonte: K. Ward-Harvey, Fundamental Building Materials, 2009, Universal-Publishers.

 

Os primórdios da produção industrial de vidro (Saint Gobain)



(Alguns) Tipos de vidro e suas características

Vidro recozido - É o vidro básico que é formado a partir do processo de vidro float. À medida que o vidro fundido começa, de maneira controlada, a arrefecer, ele endurece. O arrefecimento lento permite que uma quantidade muito limitada de tensão seja retida no vidro e, assim, o vidro pode ser cortado ao longo de marcas de vinco intencionais. O vidro recozido normalmente tem uma ótica excelente e distorção ótica mínima. O vidro pode ser ultraclaro, transparente ou colorido. Ele pode ser liso, padronizado ou ter arame fixado.

Vidro termofortalecido - O vidro reforçado por calor também é conhecido como vidro semi-temperado ou semi-temperado. O processo de fortalecimento por calor envolve primeiro o corte do vidro recozido no tamanho e forma desejados, seguido do aquecimento de volta a cerca de 650 ° C, em seguida, um arrefecimento rápido. Este arrefecimento rápido causa tensão no vidro e forma uma camada compressiva nas superfícies do vidro e uma camada de tensão no núcleo. O processo de fortalecimento por calor aumenta a resistência mecânica e térmica do vidro recozido, tornando-o duas vezes mais forte do que o vidro recozido.


Vidro temperado - O processo de têmpera envolve primeiro o corte do vidro recozido no tamanho e forma desejados, e depois aquecendo o vidro recozido de volta a cerca de 650⁰C (1200⁰F) e, em seguida, resfriando-o muito rapidamente. Essa maior alta velocidade de arrefecimento causa tensão no vidro e forma uma camada compressiva nas superfícies do vidro e uma camada de tensão no núcleo. (...) O processo de têmpera aumenta a resistência mecânica e térmica do vidro recozido, tornando-o quatro vezes mais resistente do que o vidro recozido. 

Vidro quimicamente reforçado - É vidro recozido reforçado por uma permuta química de iões. O processo de fortalecimento químico envolve primeiro o corte do vidro recozido no tamanho e forma desejados e de seguida a submersão do vidro numa solução que promova a permuta iónica, onde os iões menores são substituídos por maiores. Essa troca causa uma camada compressiva nas superfícies do vidro e uma camada de tensão no núcleo. O processo de fortalecimento aumenta a resistência mecânica e térmica do vidro, porém não existe um valor comum usado na indústria para quantificar o nível do aumento da resistência.

Vidro laminado - Qualquer um dos tipos de vidro acima pode ser laminado. A espessura e o tipo do vidro são normalmente especificados com base no desempenho desejado para o envidraçamento. Ao laminar produtos reforçados pelo calor, um mínimo de 1,52 mm deve ser usado. O vidro laminado oferece muitas vantagens sobre os tipos de vidro monolítico. Proteção e segurança são as características mais conhecidas do vidro laminado, já que a camada intermediária tende a reter os cacos de vidro quebrados e atuar como uma barreira de penetração. Isso ajuda a reduzir a probabilidade de queda do vidro em pedestres e pode impedir a entrada pelo vidro por algum tempo, dependendo da composição do vidro laminado e do sistema de envidraçamento. Hoje, o vidro laminado pode trazer mais do que apenas segurança e resistência ao impacto: amortecimento de ruído, resistência à explosão e detritos transportados pelo vento, capacidade estrutural, proteção de radiação UV aprimorada, controle solar
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Fonte: Saflex

Coluna 'Ver para Crer' BEQ (2021.22): os países vencedores e perdedores com o gasoduto Nord Stream 2, e dados sobre o consumo de gás na Europa

 



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Corroborando a máxima de que uma imagem vale mais que mil palavras, a coluna 'Ver para Crer' BEQ tem por objetivo divulgar conteúdos multimédia cativantes que possam elucidar dos diferentes fenómenos e contextos em que a engenharia química tenha uma palavra a dizer, seja de forma direta ou meramente simbólica.

Sobre a presença de metais de terras raras em veículos automóveis a combustão, híbridos ou elétricos; e o caso dos catalisadores de gases de escape

 

Os metais de terras raras são um grupo de materiais particularmente interessante, (...) usados ​​em pequenas quantidades numa ampla variedade de aplicações [automóveis], muitas das quais são importantes para o funcionamento eficiente do veículo (Gupta e Krishnamurthy 2005; Kingsnorth 2007; Hocquard 2010)

(...) A indústria automóvel consome uma fração substancial da produção global de elementos de terras raras. Como resultado, as decisões de fabricantes de automóveis e fornecedores de peças automotivas de usar materiais de terras raras provavelmente afetarão o mercado de terras raras. Em particular, a estimativa de que o teor de terras raras de um veículo híbrido hipotético pelo menos dobra o teor de terras raras por veículo, indica que as estratégias de eletrificação da indústria automotiva podem aumentar muito a procura por metais de terras raras

(...) Estimamos que aproximadamente 0,44 kg de terras raras são usados ​​num típico veículo sedã convencional, com aproximadamente 80% do conteúdo de terras raras em ímãn. Como tal, o neodímio é a terra rara mais amplamente usada, seguida pelo cério, que é usado principalmente em conversores catalíticos. A massa de terras raras num veículo elétrico totalmente híbrido com bateria de níquel-hidreto metálico é de aproximadamente 4,5 kg. Um veículo elétrico totalmente híbrido com bateria de íon-lítio contém aproximadamente 1 kg de elementos de terras raras. (...) O sistema motor / gerador é considerado parte da transmissão e um veículo híbrido tem aproximadamente 61% do seu teor de terras raras nesse sistema.

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Fonte: E. Alonso, T. Wallington, A. Sherman, M. Everson, F. Field, R. Roth, R. Kirchain, An Assessment of the Rare Earth Element Content of Conventional and Electric Vehicles, SAE International Journal of Materials and Manufacturing, 5 (2012) 473–477.


Os metais raros em catalisadores de gases de escape:

Os catalisadores de terras raras são amplamente aplicados na purificação de exaustão de veículos com diferentes combustíveis (gasolina, diesel, gás natural, etc.) devido às propriedades físico-químicas únicas e excelente desempenho catalítico. (...) Devido ao subpreenchimento de eletrões 4f e ao encolhimento dos lantanídeos, as terras raras exibem excelente desempenho catalítico quando são usadas como catalisadores ou componentes ativos na reação catalítica, especialmente o cério (Ce) e lantânio (La). 


(...) No processo de uso de dispositivos de purificação de exaustão de veículos, a estabilidade a alta temperatura e resistência mecânica dos catalisadores de exaustão de veículos (e suporte) serão reduzidas devido a batidas e vibrações contínuas da carroceria do veículo, erosão e corrosão pelo fluxo de ar a alta temperatura. Os elementos de terras raras apropriados podem melhorar a estabilidade a alta temperatura e a resistência mecânica do suporte e dos catalisadores.

Também (...) a adsorção química de substâncias tóxicas na superfície do catalisador pode dificultar a reação e fazer com que o catalisador perca sua atividade catalítica. Adicionar elementos de terras raras apropriados pode aumentar a resistência ao enxofre do catalisador.

(...) Os metais de terras raras têm as vantagens de alta estabilidade térmica e capacidade de armazenamento de oxigénio, boa atividade catalítica e capacidade anti-envenenamento do catalisador. No entanto, existem algumas desvantagens quando um único elemento de terras raras é usado como catalisador. Por exemplo, o óxido de cério puro sofre um fenómeno de sinterização a alta temperatura e degradação ou mesmo perda de desempenho [13].  Um método eficaz para evitar defeitos deste tipo no catalisador é a dopagem com outros elementos. 

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Fonte: L. Wang, X. Yu, Y. Wei, J. Liu, Z. Zhao, Research advances of rare earth catalysts for catalytic purification of vehicle exhausts − Commemorating the 100th anniversary of the birth of Academician Guangxian Xu, Journal of Rare Earths, 39 (2021) 1151-1180,

Sobre a poluição subterrânea provocada por refinarias de petróleo, e diferentes abordagens para a remediação de solos contaminados com resíduos petrolíferos


A remediação de compostos de fonte petolífera no solo é um desafio contínuo devido à baixa solubilidade destes em água, à criação de uma fase separada de hidrocarbonetos e a baixa condutividade hidráulica em muitos locais.  

Alguns dos constituintes comuns de importância regulatória em locais de libertação de petróleo para o solo incluem os compostos monoaromáticos benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos (BTEX); hidrocarbonetos aromáticos polinucleares, como pireno; e o aditivo de gasolina éter metil terc-butílico (MTBE) [29, 36, 105]

(...) Os produtos de refinaria de petróleo como gasolina, diesel e combustíveis para aviação, entram na categoria de NAPLs, líquidos de fase não aquosa [22]. (...) Piscinas de NAPL permanecem presas na subsuperfície e agem como fontes de contaminação de águas subterrâneas de longo prazo [28, 87, 88]. A subcategoria LNAPLs (líquidos leves de fase não aquosa), inclui benzeno e xileno, têm uma densidade menor do que a da água, e seu movimento é muito difícil de prever, mesmo se houver apenas pequenas heterogeneidades na subsuperfície [15] (...) Hidrocarbonetos aromáticos polinucleares (PAHs), alcatrão de carvão e óleos minerais pesados ​​são contaminantes DNAPL (líquidos densos de fase não aquosa) [9]. Por serem mais densos que a água, os contaminantes DNAPL tendem a afundar na água e existir como uma fase separada no subsolo profundo abaixo do lençol freático [25, 86].

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Fonte: S. Khaitan, S. Kalainesan, L.E. Erickson, P. Kulakow, S. Martin, R. Karthikeyan, S.L.L. Hutchinson, L.C. Davis, T.H. Illangasekare, C. Ng'oma Remediation of sites contaminated by oil refinery operations. 25, (2006), 20–31.


Algumas abordagens de remediação:


  • Bombear-e-tratar (Pump-and-Treat) - É geralmente considerada quando um volume considerável de NAPL está presente na subsuperfície [39]. A tecnologia de bombear e tratar tenta evitar que a pluma se espalhe, removendo os contaminantes do aquífero por processos físicos [33]. Nesse método, as bombas são comumente usadas para trazer águas subterrâneas contaminadas para a superfície, onde podem ser tratadas com mais facilidade. Para remover a água contaminada, é construído um sistema de extração com poços perfurados no aquífero contaminado ou valas equipadas com bombas. A água contaminada é bombeada para fora dos poços de extração e enviada para uma instalação de tratamento antes de ser descarregada [65].
  • Biodegradação in situ - A biodegradação in situ envolve a degradação parcial ou completa dos compostos da fase aquosa por microrganismos na subsuperfície. Os hidrocarbonetos dissolvidos provenientes da fonte de NAPL podem ser mineralizados. (...) A biodegradação in situ tem a como desvantagem que as taxas de degradação geralmente diminuem com a diminuição da concentração do composto, de modo que a biodegradação completa dos contaminantes é potencialmente inatingível.

Exemplos de abordagens de remediação.

  • Fitoremediação A fitodegradação ou fitotransformação é a quebra de compostos orgânicos pelas plantas por meio de processos metabólicos dentro da planta, ou a quebra de contaminantes externos à planta por meio da ação de enzimas produzidas pela planta. (...) Esta tecnologia é mais adequada para locais com contaminação superficial de poluentes orgânicos, metálicos, ou nutrientes que são passíveis de transformação, estabilização, extração ou filtração por plantas ou seus sistemas radiculares [37, 49]. (...) Vários estudos realizados têm mostrado que a fitorremediação requer vários anos para atingir as reduções desejadas em muitas aplicações [59 - 61]. 
  • Lavagem de solo in situ - Este processo também é denominado lavagem ou inundação e envolve o uso de agentes alcalinos, co-solventes hidrofílicos, viscosificantes e surfactantes para aumentar a remoção de NAPL e seus constituintes dissolvidos. A eficácia da lavagem do solo in situ é afetada por dois fatores: equilíbrio de fases e a hidrodinâmica da propagação frontal dentro do meio poroso. (...) Agentes alcalinos de alto pH tendem a saponificar ácidos carboxílicos, fenóis e asfaltenos contidos em óleos pesados , e certos NAPLs em surfactantes naturais, que reduzem a tensão interfacial e, assim, aumentam a mobilização de NAPL.
  • Extração melhorada com vapor - O aquecimento do solo também é uma técnica promissora para remediação de NAPL [18]. A vantagem do processamento térmico são os requisitos de equipamento simples [24]. Alguns dos métodos de remediação térmica in situ prevalentes atualmente são injeção de vapor, injeção de água quente e aquecimento elétrico [10]. Um grande risco associado à injeção de vapor ou água quente é que o contaminante pode ser deslocado pelo fluido injetado para áreas diferentes dos pontos de recuperação, por exemplo, DNAPL pode ser mobilizado para baixo como consequência da injeção de vapor.
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Fonte: S. Khaitan, S. Kalainesan, L.E. Erickson, P. Kulakow, S. Martin, R. Karthikeyan, S.L.L. Hutchinson, L.C. Davis, T.H. Illangasekare, C. Ng'oma Remediation of sites contaminated by oil refinery operations. 25, (2006), 20–31.

Revista de imprensa BEQ (2021.22): Suíços querem H2 em Sines; Airbus quer H2 'no ar'; Sonangol espera lucros; e 'Honoris Causa' para docente de EQ do IST

 

Grupo Axpo, maior produtor e distribuidor de eletricidade a partir de fontes renováveis da Suíça, detido pelo Governo helvético, quer ter 10 GW de capacidade instalada na energia solar até ao final desta década. Para isso, está de olhos fixos na Península Ibérica e a avançar já para um projeto de produção de hidrogénio verde em Portugal. A empresa estatal suíça terá já iniciado conversações com parceiros portugueses, e o plano passa por desenvolver uma central solar fotovoltaica de grandes dimensões, com eletrolisadores, na região de Sines.

A fabricante francesa de aviões Airbus acredita que o hidrogénio é a resposta para a descarbonização da indústria da aviação. E já arregaçou as mangas para desenvolver aeronaves para o segmento comercial que possam ser movidas por este elemento químico, produzindo, assim, zero emissões de carbono. Ambiciona que estes aviões possam conhecer a luz do dia em 2035. (...) EasyJet quer governos a apoiar a transição.

A Sonangol espera fechar 2021 com lucros, invertendo o cenário negro do ano passado, em que registou prejuízos recorde de 3 mil milhões de dólares devido à queda das vendas. A expectativa da petrolífera estatal de Angola surge à boleia de preços do petróleo mais elevados e dos planos para avançar para uma dispersão em bolsa.

A professora Fátima Montemor, vice-presidente do Técnico para a Investigação e Assuntos Internacionais, docente do Departamento de Engenharia Química(DEQ) e investigadora do Centro de Química Estrutural(CQE) irá ser agraciada com o título de Doutor Honoris Causa pela Universidade de Mons. (...) Os seus interesses científicos centram-se no desenvolvimento de revestimentos funcionais para proteção e funcionalização de superfícies, nomeadamente novos revestimentos autorreparáveis inteligentes (smart self-healing coatings), revestimentos protetores para aplicações na área das telecomunicações e eletrónica e novos revestimentos de elevada área superficial e capacidade específica para armazenamento de energia

Moléculas BEQ (2021.8) - Geosmina, a molécula do cheiro e sabor a mofo e terra, responsável por problemas de qualidade em água e alimentos

Nome: Geosmina
Fórmula molecular: C12H22O

Densidade: 1.0 g/cmFonte 
Ponto de fusão: 47 °C Fonte 
Ponto de ebulição: 270 °C Fonte 

'Bio': O cheiro a mofo e terra produzido por Streptomyces sp. é atribuída à geosmina e é responsável pelos principais defeitos organolépticos encontrados na água potável, frutas e vegetais, como uvas, cogumelos, cenouras e beterraba. A geosmina também é encontrada em sumos e mostos antes da fermentação e sua presença foi associada à presença parcial de Botrytis cinerea. Tem um limite de detecção variável dependendo da matriz e o nível de detecção varia de 5 a 50 ng / L. A nível sensorial, muito poucos indivíduos são imunes à geosmina e embora a intensidade do defeito causado por esta molécula diminua rapidamente no nariz, o gosto desagradável é muito persistente na boca. Fonte

A geosmina é o principal problema de sabor e odor de fontes de água em todo o mundo. Tem consequências específicas para os fornecedores de água potável, bem como para outras indústrias, como a aquacultura. Por exemplo, a indústria do bagre de canal (Ictalurus punctatus), o maior setor de aquacultura dos EUA e que vale milhões de dólares por ano, experimenta perdas financeiras anuais significativas devido à geosmina [10]. A geosmina produz um sabor estranho e turvo dentro do tecido do peixe, geralmente removido da carne pela manutenção do stock em água limpa para purgar a geosmina, incorrendo em custos de produção adicionais [11]. Fonte