Robson da Silva Rocha.

Essa proposta de Projeto Temático de Pesquisa tem como objetivo principal o avanço do conhecimento na área da Eletroquímica Ambiental, com foco no desenvolvimento e aplicação de Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados (PEOA) e processos associados para a degradação de Poluentes Emergentes (PE). Essa área de pesquisa está situada na interface entre a Química (Físico-Química, Química Analítica, Química Ambiental e Química de Materiais) e as Engenharias (Química, Sanitária, Materiais e Ambiental), o que confere ao projeto um caráter transdisciplinar dentro das Ciências Exatas.Além do aspecto científico-tecnológico, o projeto também visa promover a divulgação científica das pesquisas realizadas no âmbito do Projeto Temático de Pesquisa para a sociedade em geral e, principalmente, para estudantes de 9 ano do ensino fundamental até estudantes de 3 ano do ensino médio de escolas públicas do Estado de São Paulo, principalmente da Região de São Carlos. A divulgação científica junto aos docentes dessas escolas é fundamental para despertar o interesse nas carreiras relacionadas às Ciências Exatas, assim como melhorar o ensino de Ciências e Química nas escolas públicas paulistas.O Projeto Temático de Pesquisa tem como metas o desenvolvimento avaliação e aplicação de novos materiais catalíticos em processos eletroquímicos e processos associados para a mitigação de compostos orgânicos considerados como Poluentes Emergentes em matrizes líquidas. A eficiência desses processos será avaliada visando controle da poluição e a redução de seus impactos no meio ambiente. Além disso, o projeto prevê o desenvolvimento de sensores eletroquímicos de a análise desses compostos e a divulgação científica dos conhecimentos produzidos tanto no meio científico quanto para a sociedade em geral, com foco especial em estudantes de escolas públicas.

O estudo de geração eletroquímica de H2O2 deve abordar aspectos de síntese dos materiais eletródicos, entendimento da morfologia/composição e atividade desses materiais para geração de H2O2. Nesse sentido, o presente projeto pretende estudar esses dois aspectos, primeiramente, a obtenção de carbono ativo a partir de resíduos sólidos (bagaço de cana-de-açúcar e lodo de estação de tratamento de esgoto), sendo objeto de estudo a pirolise e ativação do carbono para aplicações eletroquímicas. Na sequência, os melhores materiais serão utilizados em estudos para estabelecer a melhor metodologia de geração eletroquímica de H2O2, em diferentes vazões com o objetivo de avaliar a estabilidade química e eletroquímicos dos eletrodos em diferentes condições de geração de H2O2, utilizando célula eletroquímica e novo reator eletroquímio. Os materiais sintetizados com melhores resultados para geração eletroquímica serão caracterizados morfo-estruturalmente para determinação da área superficia/porosidade (BET), morfologia (MEV/EDS), distribuição de tamanho de partículas (TEM), grupos funcionais na superfície (XPS) e estrutura cristalográfica de possíveis elementos oriundos do resíduo original (DRX). A partir das caracterizações será possível entender a relação entre o processo de síntese do carbono ativo, sua influência da estrutura/morfologia e a relação com a atividade eletroquímica para geração de H2O2. Ao final da execução do projeto de pesquisa deverá ser obtido resultados referentes a obtenção do carbono, geração de H2O2 em diferentes escalas, proporcionando informações importantes para a continuidade dos experimentos do grupo de pesquisa, principalmente no desenvolvimento de novos reatores eletroquímicos e o seu aumento de escala de aplicação.

O contínuo desenvolvimento da sociedade está promovendo uma pressão constante no meio ambiente, esse cenário indica um aumento de substâncias biologicamente ativas em águas naturais superficiais, assim fazem-se necessárias a identificação e quantificação desses poluentes. O uso de sensores fotônicos possui grande potencial para detecção e quantificação de poluentes orgânicos em água sem o uso de equipamentos analíticos, propiciando monitoramento de poluentes emergentes.

Neste projeto de pesquisa pretende-se desenvolver, avaliar e aplicar novos materiais em processos eletroquímicos (e associados) para a degradação eletroquímica de compostos com atividade de interferência endócrina (interferentes endócrinos), avaliando-se a eficiência desses processos e a identificação de subprodutos de degradação. Além disso, o projeto prevê o desenvolvimento de sensores eletroquímicos de análise para este tipo de composto e a divulgação científica dos conhecimentos produzidos tanto no meio científico quanto para a sociedade em geral, com atenção especial para alunos de escolas públicas.

O peróxido de hidrogênio é um dos oxidantes mais utilizados na indústria e em outras áreas como pesquisa e desenvolvimento, sua síntese convencionalmente ocorre a partir das reações redox da antraquinona (H2/ar respectivamente), porém esse sistema exige purificação e concentração até valores requeridos, outro ponto a se considerado é o fator transporte e armazenamento, onde esse composto oxidante pode promover perigos sob determinadas condições ambientais ou de manipulação.
Nesse contexto, o presente projeto visa avaliar compostos orgânicos para redução de O2 para geração de H2O2 utilizando eletrodos de difusão gasosa com o objetivo de se obter maiores concentrações possíveis em cada parâmetro. Diante da geração de H2O2 em meio aquoso, este projeto apresenta também a proposta de desenvolvimento de novos reatores eletroquímicos do tipo plug-flow para geração in situ de H2O2. Esse novo sistema de reator eletroquímico tem por objetivo oferecer tecnologia para futuros tratamento onde o efluente passa somente uma vez pelo reator, essa proposta é diferente dos atuais reatores por batelada, que necessitam um tempo maior de experimento para alcançar eficiências necessárias ao tratamento proposto.

Produtos farmacêuticos e outros poluentes biologicamente ativos tem sido foco de pesquisas recentes devido à constatação de sua ocorrência em diversos biomas em todo o mundo, com contínua introdução por meio de águas residuárias diversas. Dentre esses poluentes, os antibióticos têm ganhado atenção devido à sua atividade biológica e a possibilidade de promover a resistência em bactérias do ambiente, reduzindo, a longo prazo, a efetividade desses compostos. Outro ponto a ser considerado é a limitação do tratamento de esgoto público convencional para a remoção desses compostos e os poucos estudos na literatura associando a determinação, via sensores, dessas substâncias durante do processos de tratamento. Diante deste cenário, este projeto apresenta uma alternativa de tratamento eletroquímico, que associado com as atuais técnicas convencionais de tratamento de esgoto, visa proporcionar uma completa remoção de compostos orgânicos resistentes, assim, os objetivos deste projeto são, nas primeiras etapas, o desenvolvimento de materiais eletródicos para a construção de sensores eletroanalíticos e também eletrodos anódicos e catódicos para a degradação de antibióticos; nas etapas seguintes, serão construídos reatores eletroquímicos em diferentes escalas para o processo de degradação em diferentes meios, sendo a eficiência destes sistemas de degradação monitorados on-line por sensores eletroquímicos, formado um sistema compacto e autônomo para tratamento de águas contaminadas com antibióticos associados com sistemas biológicos de tratamento de esgoto público.

Projeto de Iniciação Científica a ser desenvolvido no IQSC/USP

O objetivo deste projeto é desenvolver e estudar eletrodos de difusão gasosa modificados (EDGM) com diferentes porcentagens de catalisadores orgânicos e organometálicos, a fim de maximizar a eficiência na redução eletroquímica do oxigênio, a partir de um processo eletródico envolvendo 2 elétrons, e conseqüentemente aumentar o rendimento na síntese de peróxido de hidrogênio in-situ. Os EDGM mais eficientes serão utilizados no processo de geração de peróxido para degradação do analgésico dipirona sódica, utilizando degradação química indireta via H2O2 eletrogerado, eletro-Fenton (H2O2 eletrogerado/Fe(II) e processos associados (H2O2 eletrogerado/Fe(II)/UV) em comparação com a degradação eletroquímica direta (oxidação anódica) utilizando eletrodos de DSA-Cl2®. Além disso, pretende-se efetuar a identificação dos intermediários de degradação da dipirona sódica durante a aplicação dos melhores processos de degradação estudados, utilizando-se a Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massas e a Cromatografia Iônica, visando estabelecer a rota de degradação do fármaco.

Este projeto visa desenvolver e estudar eletrodos de difusão gasosa modificados (EDGM) com diferentes porcentagens de catalisadores orgânicos e organometálicos, a fim de maximizar a eficiência na redução eletroquímica do oxigênio, a partir de um processo eletródico envolvendo 2 elétrons, e conseqüentemente aumentar o rendimento na síntese de peróxido de hidrogênio in-situ. Os EDGM mais eficientes serão utilizados no processo de geração de peróxido para degradação do analgésico dipirona sódica, utilizando degradação química indireta via H2O2 eletrogerado, eletro-Fenton (H2O2 eletrogerado/Fe(II) e processos associados (H2O2 eletrogerado/Fe(II)/UV) em comparação com a degradação eletroquímica direta (oxidação anódica) utilizando eletrodos de DSA-Cl2®. Além disso, pretende-se efetuar a identificação dos intermediários de degradação da dipirona sódica durante a aplicação dos melhores processos de degradação estudados, utilizando-se a Cromatografia Gasosa com Espectrometria de Massas e a Cromatografia Iônica, visando estabelecer a rota de degradação do fármaco.

Desenvolvimento de eletrodos de difusão gasosa utilizando óxidos aplicados na sintese de óxido de etileno/etilenoglicol

Estudo do tratamento eletroquímico de efluentes simulados da industria farmacêutica, utilizando o diclofenaco sódico como principio ativo alvo.