Douglas Gouvêa.

The overall objective of the project is the synthesis, study of their physical and chemical properties, and application of visible-light-active semiconductors materials in single and dual-absorber configuration for the effective, selective and stable conversion of CO2 to ethanol and production of H2 from water through artificial photosynthesis (PC and PEC).

A Construção Civil e o setor agrícola têm potencial para absorver grande quantidade dos rejeitos dos minérios de cobre e níquel (escórias) gerados pela empresa Vale. Soluções tecnológicas que integrem conceitos de economia circular e benefício ao meio ambiente constituem forte vetor de desenvolvimento sustentável. As soluções que utilizam os rejeitos devem ser baseadas em critérios técnicos, de segurança, de produção, logísticos e ambientais, além de desempenho em uso ao longo do ciclo de vida, e de integração com ecossistemas. Este projeto visa propor e desenvolver aplicações ecoeficientes e inovadoras para os rejeitos, que sejam competitivas, econômica e ambientalmente, criando condições para geração de emprego e renda, inclusive na economia local. Serão desenvolvidas aplicações para rejeitos da produção de concentrados de cobre e de ligas ferro-níquel sabendo que são gerados na ordem de milhões de toneladas por ano, sendo descartados em reservatórios de rejeitos. Para tanto, o projeto almeja desenvolver os produtos e soluções em escala pré-piloto industrial, atuando nos seguintes temas: a. Caracterização física, química (incluindo aspectos ambientais e de toxicidade), granulométrica, mineralógica, comportamento térmico e de reatividade dos rejeitos. b. Estudos geoeconômicos relativos às localidades geradoras dos rejeitos, aos principais mercados consumidores de cada uma das aplicações e de cada uma das logísticas necessárias para viabilizar as aplicações em termos das questões de transporte, movimentação, armazenagem e disponibilidade de outras matérias-primas essenciais para cada uma das aplicações tecnológicas. c. Desenvolvimento de aplicações para os rejeitos em diferentes frentes: 1. Materiais e componentes cimentícios ecoeficientes para construção. 2. Obras de infraestrutura de transportes. 3. Agricultura. 4. Soluções inovadoras para mitigação de impactos ambientais relevantes 5. Outros usos. d. Avaliação da necessidade e do potencial de intervenção durante os processos de geração dos rejeitos. e. Modelagem de negócios com potencial para exploração dos rejeitos, incluindo benefícios sociais para as comunidades impactadas..

Carbon dioxide is a product of the operations of the oil and gas sector that tends not to generate profit, but rather complications in the context of the environment, as it promotes an increase in greenhouse gas emissions and represents a fraction of the carbon footprint of the product effectively monetized by companies in the sector. Thus, there is currently a need to develop a noble destination for CO2 within the oil and gas sector, but which is also becoming progressively more important with the pressure for the entire productive sector to reduce and make negative the carbon footprint of its products. In this sense, the electrochemical conversion of CO2 specifically to oxalate is advantageous because it is the product with the greatest power to abate emissions, both in the current scenario of electricity significantly based on fossil fuels, as in a future scenario of purely renewable electricity. Thus, this project aims to produce oxalate from industrial CO2 emissions through a cell-to-cell concept reverse fuel, which is innovative in the literature, added to the fact that current oxalate production techniques, which differ from the one proposed here, involve expensive reagents and multiple separation steps. To achieve the aforementioned global objective, this project intends to develop catalysts that promote the carbon dioxide reduction reaction with adequate kinetics for practical applications, as well as permeselectivity separators/membranes and specific/optimized electrochemical reactors. The project involves a combination of electrochemical and photocatalytic approaches with the aim of producing the desired product with optimized energy efficiency.

Esta solicitação está relacionada ao projeto Shell-ANP-RCGI (Research Center for Gas Innovation CEPID FAPESP) intitulado "Projeto 31 - Produção de moléculas orgânicas a partir de CO2 e H2O por fotocatálise em nano-óxidos" cujo assunto refere-se à síntese e caracterização de nano-óxidos de semicondutores para promover condições ideais para produzir moléculas orgânicas a partir de CO2 e H2O no estado gasoso por reações fotocatalíticas ou fotossíntese artificial - FA. O óxido semicondutor, a composição das interfaces e o tamanho das partículas de nano-óxido desempenham um papel fundamental na criação de condições para a absorção de radiação luminosa e adsorção/reações de moléculas de H2O e CO2 para produzir moléculas orgânicas. A físico-química das interfaces (superfícies e contornos de grãos) de nano-óxidos pode ser controlada por segregação de aditivos, que tem um papel importante na estabilização do tamanho de partícula. No entanto, o bandgap é controlado pela composição do bulk do semicondutor e os níveis intermediários pelas impurezas solúveis, que por sua vez controla a absorção de luz enquanto que a segregação nos contornos de grão muda a condutividade dos portadores de carga entre os grãos e o tempo de recombinação, cujos são responsáveis pelas reações de óxido-redução da água e do CO2. Desta forma, a produção de nanopartículas com o controle da composição das interfaces permitirá que a reação fotocatalítica entre CO2 e H2O seja facilitada para produzir produtos orgânicos por fotossíntese artificial com potencial para uso como combustível ou insumos na indústria.

O vírus SARS-CoV-2 causa uma pneumonia que é identificada através de febre, dispneia e sintomas respiratórios agudos e denominada COVID-19. Essa doença pode agravar em vários pacientes causando edema pulmonar, falência de múltiplos órgãos e síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). A prevalência de SDRA entre os pacientes com COVID-19 é de até 17%. Entre os métodos de tratamento introduzidos para o tratamento de pacientes com SDRA, posicionamento prono pode ser usado como terapia adjuvante para melhorar a ventilação nesses pacientes. OBJETIVOS: O objetivo primário do estudo é o desenvolvimento e validação dos posicionadores em pacientes submetidos à pronação durante o tratamento da síndrome de insuficiência respiratória aguda grave. MÉTODOS: Trata-se de estudo para desenvolver e validar o uso de posicionadores usando como principal parâmetro a incidência de lesões de pressão em pacientes submetidos à pronação durante o tratamento da síndrome de insuficiência respiratória aguda grave. Todos os pacientes serão pronados por uma equipe multidisciplinar e os posicionadores serão colocados em cabeça, tronco, quadril e pernas. Quando os pacientes retornarem à posição supina a uma equipe multidisciplinar será acionada para avaliação mediante exame físico a integridade da pele, se houver presença de úlceras será avaliada a profundidade, diâmetro e localização anatômica. A partir desses dados será validado: ergonomia e conforto de diferentes pacientes, adequação dos posicionadores ao manuseio estoque hospitalar, qualidade e adaptação dos materiais aos requisitos hospitalares e possibilidade de esterilização, descontaminação ? a higienização possa ser feita com álcool 70% ou produtos à base de quaternário de amônia e incidência de úlceras de pressão. Após essa validação, cada empresa envolvida no projeto será responsável pela certificação ANVISA.

O projeto propõe a fabricação de moléculas orgânicas pela reação catalítica de fotossíntese sintética utilizando óxidos semicondutores nanométricos como catalizador.

FINEP - MCTI/FINEP/FNDCT 02/2016 ? adequação e melhoriua da infraestrutura do LCT (Laboratório de Caracterização Tecnológica)

Fabricação de agregados sintético utilizando como matéria-prima resíduos da mineração para aplicações em construção civil e na fabricação de propantes cerâmicos.

The main difference between nanoparticles and bulk materials is the high fraction of atoms located at the interface region. While this is key for numerous applications, the Gibbs energy is conversely increased by the interface term , such that G = Gamma.A (where Gamma is the interface energy and A is the molar surface area), making the small particles highly unstable and prone to growth to decrease the total energy of the system. Size stabilization is possible when growth is hindered by controlling two main variables: diffusion and interface energy. Therefore, low synthesis temperatures, reduction in the point defects and low interface energy are possible strategies to stabilize nanoparticles. The association of the calorimetric and surface excess data can give a complete and more general view of the segregation process and the consequent energetic modification of oxide nanoparticles. This is key for the development of novel compositions with high stability for applications in agriculture, catalysts for water cleaning, and energy generation. In addition to the scientific goals, this project will bring cultural exchange to benefit UC Davis and USP students and professors by expanding
the diversity of thoughts. New breakthroughs are expected by the simple mingle of the diverse team.
This project will start a series of discussions and experiments on critical problems regarding nanostability of oxides. Through the exchange of people and ideas, new horizons will be developed for the understanding of nanomaterials. In practical terms, we will seek larger funding opportunities, such as the National Science Foundation World Materials Network, to grow this collaboration in a more solid program.

Os fenômenos relacionados às nanopartículas de óxidos estão, quase em sua totalidade, relacionados às suas superfícies. Levando em conta que um óxido com partículas de tamanho médio de 5 nm tem cerca de 60% dos átomos em sua superfície, estudar nano-óxidos é desvendar os fenômenos associados à sua superfície. As propriedades coloidais estão diretamente relacionadas à composição química da superfície e sua relação com o solvente. O estudo das propriedades de nanomateriais pela compreensão do comportamento físico-químico das superfícies é um dos caminhos mais promissores de se estabelecer as relações entre composição química da superfície e sua relação com a estabilidade de tamanho das nano-partículas e a estabilidade coloidal de dispersões. Esta proposta tem como foco o estudo dos fenômenos de segregação de aditivos (cátions e ânions) nas interfaces de nanomateriais associando-se o comportamento eletrocinético de nanopartículas pela medida de potencial zeta e a solubilidade seletiva dos aditivos em uma matriz de um óxido insolúvel. A solubilidade seletiva será determinada por análise química em meio líquido, principalmente por ICP, na fase contínua de dispersões coloidais de nanopartículas de óxido preparadas pela técnica dos precursores poliméricos. O assunto vem sendo estudado nas últimas décadas pelo autor da proposta e tem como principal intenção quantificar a segregação de íons durante a preparação dos pós nanométricos para o entendimento do crescimento das nanopartículas e a estabilidade das fases cristalinas bem como sua relação com a energia de superfície aplicando essas informações para o entendimento da estabilidade de dispersões cerâmicas.

Altas temperaturas e ambientes radioativos são considerados lugares comuns em tecnologias atuais como na geração de energia em estações nucleares ou recobrimento de aeronaves. Os conceitos para o desenvolvimento de materiais que resistam a estes ambientes agressivos se baseiam fundamentalmente em uma análise termodinâmica, onde o calor de formação define a estabilidade do composto, relacionada com ponto de fusão e resistência às interações físico-químicas. Nanomateriais oferecem novas propriedades com relação à fase coalescida, as quais estão relacionadas à presença de uma elevada área de interface. No tocante às propriedades mecânicas dos materiais densos e nanocristalinos, a vantagem surge geralmente com uma maior tenacidade. Isso é bastante relevante quando se tratando de materiais cerâmicos, que apesar de apresentar resistência a altas temperaturas, são materiais frágeis e sujeitos a falhas que evoluem para rupturas catastróficas. No entanto, mecanismos de coalescimento e crescimento de grãos são ativados com a temperatura em nanomateriais. Isso leva ao aumento do tamanho final de grão e perda das propriedades nanométricas. O aumento da estabilidade pode ser alcançado teoricamente pela minimização da energia de interface. O pesquisador Prof. Ricardo Castro da Universidade da Califórnia - Davis tem testado experimentalmente essa hipótese utilizando técnicas de calorimetria avançada em seu laboratório, alcançando resultados sem precedentes. O objetivo deste projeto é estabelecer uma colaboração para o desenvolvimento de materiais cerâmicos nanocristalinos com alta estabilidade térmica e à radiação e elevada tenacidade. O material de estudo será o aluminato de magnésio (MgAl2O4), conhecido em sua aplicação como cerâmica transparente para cabeças de mísseis guiados e janelas blindadas para tanques. A redução do tamanho de grão é crítica para o desempenho dessas e em outras aplicações para fins civis, e o uso de nanomateriais não é ainda desenvolvido no setor. Esta proposta tem como meta a utilização de aditivos iônicos que serão propositalmente implantados no contorno de grão. Esta estratégia termodinâmica visa minimizar a energia da interface e reduzir os potenciais termodinâmicos de crescimento de grãos, viabilizando assim estruturas de MgAl2O4 com alta estabilidade térmica, alta tenacidade, e transparência. O projeto terá uma vertente científica e outra tecnológica, visando não apenas o entendimento dos mecanismos envolvidos no aumento da estabilidade, mas também aspectos de manufatura para viabilizar a produção de peças dimensionadas para aplicação. Os precursores na forma de pós nanométricos serão preparados no Laboratório de Processos Cerâmicos da EPUSP. Inicialmente as cerâmicas nanométricas serão preparadas via Spark Plasma Sintering (SPS) na UC Davis e caracterizadas no Brasil utilizando microscopia eletrônica de transmissão, testes mecânicos na UFSC e teste de balísticas na empresa colaboradora CMC Cerâmica Técnica. Para a fabricação de peças maiores, processo de sinterização com aplicação de campo elétrico (Flash Sintering), será estudado e a microestrutura alcançada comparada com o processo de SPS. Há possibilidade de transferência direta dos resultados científicos em forma de tecnologia para beneficiamento da indústria bélica brasileira.

Aquisição de equipamentos complementares e de apoio para Facility de microscopia eletrônica de varredura

O projeto propõe o estudo da formação e do controle de cores em corpos de porcelana de ossos bovinos (bone china), bem como a avaliação da queima (sinterização do sistema), através da introdução de 0,5, 1,0, 2,0 e 5,0 % dos seguintes óxidos de metais de transição: Fe, Ti, Cr, Mn, Cu, Ni e Co . A intenção é de se verificar quais as cores possíveis neste sistema que é composto em mais de 70% de fase cristalina de fosfato de cálcio e também da influência dos íons Fe e Ti que são as principais impurezas nas materiais primas naturais utilizadas para a fabricação de porcelana de ossos. Na possibilidade da geração de cores não possíveis em sistemas de porcelanas de caulim, as composições serão industrializadas.

Serão feitas análises de interfaces cerâmicas, por meio da técnica de espectroscopia de impedância, em ampla faixa de freqüência (1 Hz - 110 MHz), de temperatura (78 K - 1600 K) e de pressão parcial de oxigênio (10 ppm - 1 atm), em vários óxidos cerâmicos importantes para o desenvolvimento de dispositivos eletrocerâmicos, sintetizados por técnicas químicas e sinterizados por meio de diferentes procedimentos experimentais. A análise dos pós cerâmicos pré-sinterização será feita por picnometria de hélio, adsorção gasosa (BET), difração de raios X (DRX), e espectrofotometria da região do infravermelho (FTIR). A técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) será complementada por análises de difração de raios X, espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura para análise microestrutural dos materiais sinterizados na forma de corpos espessos (0,5 - 5 mm) e de filmes (0,1 - 100 m). As modificações nas interfaces serão feitas por meio de tratamentos térmicos de sinterização segundo diferentes proposições: sinterização sob atmosfera controlada, sinterização por queima rápida, sinterização por duas etapas e sinterização por fase líquida. Serão realizados experimentos nos seguintes óxidos: condutores iônicos à base de zircônia e de céria, condutores protônicos à base de ceratos de bário e de estrôncio, e condutores eletrônicos à base de manganitas de terras raras. Todos estes materiais têm aplicação na construção de dispositivos sensores de espécies químicas e em dispositivos para a separação eletroquímica de oxigênio ou de hidrogênio. A análise intergranular, por meio da determinação de fatores de bloqueio, de freqüência e de capacitância, e de larguras de barreiras de potencial, fornecerá subsídios para a elaboração de roteiros de preparação de materiais condutores iônicos, protônicos e eletrônicos com características físicas otimizadas para uso em dispositivos. Os laboratórios envolvidos no Projeto participarão com suas infraestruturas e d

Projeto FINEP (ref. 5089/06) (FUSP1637) sob a coordenação do Prof. Henrique Kahn do Departamento de Engenharia de Minas. Participação como pesquisador principal e membro da comissão de utilização do equipamento.

Este projeto propõe a utilização de cinza de ossos bovinos como matéria-prima principal na preparação de porcelana para louça de mesa.
O Brasil é um dos maiores produtores de gado bovino do mundo com um rebanho de 151.169.226 de cabeças (dados de dezembro de 1999, mas que se mantém aproximadamente constante desde 1989). A produção interna de carne bovina gera como resíduo principal os ossos com carne que são geralmente utilizados para a fabricação de sabão. Como resíduo da fabricação do sabão é gerada a farinha de ossos que é utilizada como implemento agrícola ou ração animal. Este subproduto tem um baixo valor agregado no mercado brasileiro e é, de forma geral, sub utilizado. A porcelana de ossos (bone china) é fabricada a pelo menos dois séculos na Inglaterra. Contudo, poucos são os países no mundo que dominam a tecnologia de fabricação deste material devido às grandes diferenças tecnológicas de produção, principalmente quando comparada à tecnologia de materiais argilosos. Este material apresenta elevada translucidez, e ao mesmo tempo, alta resistência mecânica, o que faz dele um dos mais nobres na produção de louça de mesa.

A porcelana compreende uma das mais complicadas de todas as cerâmicas em quase todos os aspectos: do preparo das matérias primas e do processo de fabricação, até o desenvolvimento de fases e microestrutura após tratamento térmico em altas temperaturas. Devido à complexidade desse sistema, e apesar de existir uma quantidade substancial de pesquisas já conduzidas nesse campo, ainda existem muitos temas significantes para pesquisa e desenvolvimento, particularmente nas áreas relacionadas aos efeitos da composição e das características morfológicas das matérias primas no processamento e na evolução de fases e microestrutura após queima.
Aproximadamente 50% dos produtos de porcelana são conformados por colagem de barbotina, enquanto os restantes 50% são fabricados por deformação plástica de massas. Uma das definições para pasta ou massa plástica é: 'qualquer composição e mistura contendo umidade suficiente para conferir maciez e plasticidade à mesma'. As características reológicas de uma massa mudam dependendo da composição e formulação. Para cada aplicação existe uma composição adequada, de forma a atingir as melhores condições de processo, sendo assim o estudo da reologia das massas plásticas torna-se necessário para o desenvolvimento de um procedimento de fabricação que seja capaz de gerar um produto com propriedades ajustadas ao processo de conformação, seja ele automático ou manual. O presente projeto pretende estudar a reologia de massas plásticas de porcelana, que é um aspecto que influi diretamente no processo de conformação. As condições reológicas para cada massa (ou seja, para cada sistema matérias primas-ligante) são determinadas pela concentração de partículas de matérias primas, pela morfologia e distribuição de tamanho dessas partículas , e também pela qualidade da água, que pode influenciar no processo de fabricação e afetar substancialmente a reprodutibilidade de medidas reológicas.

Este Projeto Temático envolve três grupos de pesquisa na área de materiais: o Grupo de Cerâmicas Eletro-eletrônicas (GCEE) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, o Grupo de Óxidos Complexos (GOC) do Instituto de Física da Universidade de S. Paulo e o Grupo de Materiais Cerâmicos (GMC) do Departamento de Metalurgia e Materiais da Escola Politécnica da Universidade de S. Paulo. Esses grupos têm experiência no processamento, pela técnica dos citratos, de pós cerâmicos reativos para a obtenção de óxidos densos, homogêneos e com propriedades físicas otimizadas. A interação proposta para os três grupos, por meio deste Projeto Temático, permitirá utilizar as infra-estruturas de laboratório para o desenvolvimento de trabalhos de pesquisa em vários tipos de óxidos. O grupo do IPEN atua principalmente em espectroscopia de impedância em óxidos cerâmicos condutores iônicos; o do IFUSP no estudo de fenômenos de transporte em óxidos das famílias das manganitas, dos niquelatos e supercondutores; e o da EPUSP em propriedades reológicas de óxidos de zircônio, de estanho e de alumínio. O principal interesse comum, que motivou a elaboração deste Projeto Temático, é a possibilidade de utilização da técnica de Espectroscopia de Impedância na análise de fenômenos intergranulares que ocorrem em algumas famílias de óxidos. Além disso, os três grupos poderão partilhar suas experiências em diversas áreas tais como: processamento químico, análise reológica, análise microestrutural e caracterização elétrica e magnética. O foco comum é, portanto, o estudo de fenômenos intergranulares em alguns óxidos cerâmicos, por meio da técnica de Espectroscopia de Impedância, centrada na análise de seus componentes intergranulares.

O estudo de dispersões de pós cerâmicos em meios não aquosos apresenta grande interesse para processos especiais de conformação de materiais cerâmicos como, por exemplo, colagem em banda e deposição por eletroforese. Na última década observou-se um crescente interesse por métodos de conformação alternativos e dentre eles a conformação por eletroforese. A conformação por eletroforese em meios aquosos apresenta como principal problema a eletrólise da água resultando na formação de bolhas de oxigênio (ânodo) e hidrogênio (cátodo) gasosos sobre os eletrodos prejudicando a formação de um material homogêneo. Uma das maneiras de evitar o problema de eletrólise é a preparação das dispersões em meios não aquosos.
As características principais de uma dispersão como estabilidade e comportamento reológico estão intimamente ligadas as propriedades químicas da interface formada entre o sólido e o líquido, a concentração do sólido e dos aditivos utilizados. A formação de cargas elétricas na superfície dos sólidos suspensos em meios não aquosos ocorre principalmente através da adsorção de aditivos. Durante a conformação por eletroforese a carga elétrica na superfície das partículas é de fundamental importância para o processo bem como o comportamento reológico. Desta forma o estudo da adsorção de dispersantes e formação de cargas elétrica superficiais e da reologia das dispersões é muito importante para a compreensão dos fenômenos físico-químicos relacionados ao comportamento coloidal nestes meios e em conseqüência para a otimização do processo de conformação por eletroforese.

O plano de pesquisa tem como objetivo a preparação de membranas cerâmicas à base de SnO2 com microestrutura estável às condições de operação (temperatura, atmosfera, corrosão). A conformação destes materiais por dois métodos diferentes é proposto. O primeiro é a preparação de capilares cerâmicos por meio de eletrodeposição em eletrodos de grafite. Este método permite a preparação de fibras ocas com uma relação comprimento/diâmetro importante e onde outros métodos de conformação são pouco adaptados. O estudo da estabilidade de dispersões de SnO2 em diversos meios líquidos bem como o controle da carga superficial nas partículas de SnO2 segundo o pH e a presença de dispersantes se faz necessário. O segundo consiste em depositar filmes finos de SnO2 por meio de síntese química derivada do método Pechini em substratos porosos preparados por eletrodeposição ou por prensagem.