Over the past decade, metabolomics has developed into a major tool for studying the metabolism of organisms and cells, and through this approach much has been learned about metabolic networks and the reactions of organisms to various external conditions ([Lay et al., 2006][1]). Most of this work

Previously it was demonstrated that natural deep eutectic solvents (NADES) are promising green solvents for the extraction of natural products. However, despite their potential, an obvious disadvantage of NADES is the high viscosity. Here we explored the dilution effect on the structures and physicochemical properties of NADES and their improvements of applications using quercetin and carthamin. The results of FT-IR and 1H NMR experiments demonstrated that there are intensive H-bonding interactions between the two components of NADES and dilution with water caused the interactions weaken gradually and even disappeared completely at around 50% (v/v) water addition. A small amount of water could reduce the viscosity of NADES to the range of water and increase the conductivity by up to 100 times for some NADES. This study provides the basis for modulating NADES in a controllable way for their applications in food processing, enzyme reactions, pharmaceuticals and cosmetics.

Mineral CO2 sequestration, i.e., carbonation of alkaline silicate Ca/Mg minerals, analogous to natural weathering processes, is a possible technology for the reduction of carbon dioxide emissions to the atmosphere. In this paper, alkaline Ca-rich industrial residues are presented as a possible feedstock for mineral CO2 sequestration. These materials are cheap, available near large point sources of CO2, and tend to react relatively rapidly with CO2 due to their chemical instability. Ground steel slag was carbonated in aqueous suspensions to study its reaction mechanisms. Process variables, such as particle size, temperature, carbon dioxide pressure, and reaction time, were systematically varied, and their influence on the carbonation rate was investigated. The maximum carbonation degree reached was 74% of the Ca content in 30 min at 19 bar CO2 pressure, 100 °C, and a particle size of <38 μm. The two most important factors determining the reaction rate are particle size (<2 mm to <38 μm) and reaction temperature (25−225 °C). The carbonation reaction was found to occur in two steps: (1) leaching of calcium from the steel slag particles into the solution; (2) precipitation of calcite on the surface of these particles. The first step and, more in particular, the diffusion of calcium through the solid matrix toward the surface appeared to be the rate-determining reaction step. The Ca diffusion was found to be hindered by the formation of a CaCO3-coating and a Ca-depleted silicate zone during the carbonation process. Research on further enhancement of the reaction rate, which would contribute to the development of a cost-effective CO2-sequestration process, should focus particularly on this mechanism.

Developing green solvents with low toxicity and cost is an important issue for the biochemical industry. Synthetic ionic liquids and deep eutectic solvents have received considerable attention due to their negligible volatility at room temperature, high solubilization ability, and tunable selectivity. However, the potential toxicity of the synthetic ionic liquids and the solid state at room temperature of most deep eutectic solvents hamper their application as extraction solvents. In this study, a wide range of recently discovered natural ionic liquids and deep eutectic solvents (NADES) composed of natural compounds were investigated for the extraction of phenolic compounds of diverse polarity. Safflower was selected as a case study because its aromatic pigments cover a wide range of polarities. Many advantageous features of NADES (such as their sustainability, biodegradability combined with acceptable pharmaceutical toxicity profiles, and their high solubilization power of both polar and nonpolar compounds) suggest their potential as green solvents for extraction. Experiments with different NADES and multivariate data analysis demonstrated that the extractability of both polar and less polar metabolites was greater with NADES than conventional solvents. The water content in NADES proved to have the biggest effect on the yield of phenolic compounds. Most major phenolic compounds were recovered from NADES with a yield between 75% and 97%. This study reveals the potential of NADES for applications involving the extraction of bioactive compounds from natural sources.

The mechanisms of aqueous wollastonite carbonation as a possible carbon dioxide sequestration process were investigated experimentally by systematic variation of the reaction temperature, CO2 pressure, particle size, reaction time, liquid to solid ratio and agitation power. The carbonation reaction was observed to occur via the aqueous phase in two steps: (1) Ca leaching from the CaSiO3 matrix and (2) CaCO3 nucleation and growth. Leaching is hindered by a Ca-depleted silicate rim resulting from incongruent Ca-dissolution. Two temperature regimes were identified in the overall carbonation process. At temperatures below an optimum reaction temperature, the overall reaction rate is probably limited by the leaching rate of Ca. At higher temperatures, nucleation and growth of calcium carbonate are probably limiting the conversion, due to a reduced (bi)carbonate activity. The mechanisms for the aqueous carbonation of wollastonite were shown to be similar to those reported previously for an industrial residue and a Mg–silicate. The carbonation of wollastonite proceeds rapidly relative to Mg–silicates, with a maximum conversion in 15 min of 70% at 200∘C, 20 bar CO2 partial pressure and particle size of <38μm. The obtained insight in the reaction mechanisms enables the energetic and economic assessment of CO2 sequestration by wollastonite carbonation, which forms an essential next step in its further development.

Phosphate is a vital nutrient but its presence in surface waters even at very low concentrations can lead to eutrophication. Adsorption is often suggested as a step for reducing phosphate down to very low concentrations. Porous metal oxides can be used as granular adsorbents that have a high surface area and hence a high adsorption capacity. But from a practical point of view, these adsorbents also need to have good adsorption kinetics. The surface area of such adsorbents comes from pores of varying pore size and the pore size distribution (PSD) of the adsorbents can affect the phosphate adsorption kinetics. In this study, the PSD of 4 different adsorbents was correlated with their phosphate adsorption kinetics. The adsorbents based on iron and aluminium (hydr)oxide were grinded and the adsorption performance was studied as a function of their particle size. This was done to identify diffusion limitations due to the PSD of the adsorbents. The phosphate adsorption kinetics were similar for small particles of all the adsorbents. For larger particles, the adsorbents having pores larger than 10 nm (FSP and DD6) showed faster adsorption than adsorbents with smaller pores (GEH and CFH). Even though micropores (pores < 2 nm) contributed to a higher portion of the adsorbent surface area, pores bigger than 10 nm were needed to increase the rate of adsorption.

Sustainable Development Goal 6 highlight the importance of providing reliable, affordable, and safe source of clean drinking water and sanitation for all by 2030. In Tanzania there is a dire need of a water supply strategy due to high levels of natural fluoride contamination in ground water (upto 74 mg/L) and the challenge of meeting water demand during 5 months long dry period. This study assesses social and technical feasibility of implementing rainwater harvesting (RWH) along with treatment technologies that includes Denutritor® to remove ammonia/pesticides and ultrafiltration to eliminate carbon. This integrated technology known as "Mbinguni Maji" is aimed for the long-term water storage to supply drinking water throughout the dry season. The methodology involves i) Assessing the technical feasibility of RWH using database from QGIS and Water Productivity Open-access portal (WaPOR) from the Food and Agricultural Organization of the United Nations; ii) conducting pilot demonstration in 5 different locations in Tanzania; and iii) conducting socio-economic survey for social acceptance of the technology through detailed questionnaires administered to residential homes, medical facilities, schools, hotels, and water kiosk owner. The result indicates that, from technical perspective, there is ample rainfall (average of 1036 mm/year) to supply water throughout the dry season, primarily for drinking and cooking purpose only (upto a maximum of 10 lpcd). The pilot demonstration confirms that the Mbinguni Maji RWH technology produce water that meets WHO water quality standards. The produced water is free from nutrients like carbon and ammonia, ensuring the possibility of long-term storage without bacterial and algal growth. Furthermore, Lab scale demonstration of Denutritor® show promising result of removing nitrite, ammonia even at high elevated temperature (30 °C), which can be effectively applied in Tanzania. In terms of social acceptance, RWH technology is already widely practised in Tanzania during the rainy season. However, the initial investment costs and operation & maintenance (O&M) concerns hinder the usage of RWH technology. Therefore, to ensure the long-term sustainability of RWH technologies, there is a need of development of comprehensive business plan and community awareness campaign.