Renato Sanches Freire.

Fapesp 2022/07645-6 M-ERA.NET - Projeto de Pesquisa - Regular / Chamada de Propostas (2022)

Projeto de Pesquisa - Temático Fapesp 
2021/08111-2

As comunidades microbianas desempenham papéis críticos em todos os ciclos de nutrientes e são fatores importantes no desenvolvimento e manutenção de cadeias alimentares aquáticas. A metagenômica permite identificar a presença de microrganismos de interesse, cultiváveis e não cultiváveis. Este projeto propõe um estudo metagenômico inédito dos microbiomas dos principais reservatórios de água para abastecimento público da região metropolitana de São Paulo (Cantareira, Alto Tietê, Guarapiranga e Rio Grande), responsáveis pelo abastecimento de mais de 20 milhões de pessoas. No projeto será avaliada a diversidade de microrganismos na água bruta de reservatórios, de interesse para a saúde pública e ambiental (principalmente de cianobactérias), associados à produção de substâncias causadoras do odor e gosto e/ou toxinas. Também pretende-se estudar como as condições ambientais das águas naturais afetam o desenvolvimento/equilíbrio das espécies nos microbiomas, buscando correlacionar a presença de microrganismos de interesse com parâmetros físico-químicos. Estas informações podem contribuir para a predição de florações de cianobactérias e bactérias patogênicas em função do equilíbrio entre as diferentes espécies de microrganismos, parâmetros ambientais e físico-químicos. Assim, espera-se contribuir para o desenvolvimento de ferramentas que auxiliem o manejo dos reservatórios e que, idealmente, melhorem a qualidade da água usada para consumo humano.

Resíduos aquosos de laboratórios de pesquisa e didáticos de química possuem características singulares quando comparados com águas residuais de processos industriais e/ou de esgotos domésticos. Apesar da quantidade ser expressivamente menor, sua diversidade é muito superior, contendo dentre outros, compostos orgânicos (e.g. acetonitrila, metanol, cafeína, paracetamol, ácido acetilsalicílico, ácido benzoico, ácido gálico, ácido dihidroxibenzoico, etc.), inorgânicos catiônicos (e.g. Ag+, Al3+, Ba2+, Co2+, Cr3+, Cu2+, Fe3+, Hg2+, Ni2+, Pb2+, Sr2+ e Zn2+) e aniônicos (e.g. cromato, sulfato, fluoreto e fosfato). Independentemente destas características estes resíduos não podem ser descartados diretamente no ambiente, necessitando de tratamento prévio. Com base nesta premissa, o objetivo deste projeto é o desenvolvimento de processos de tratamento sustentáveis dos resíduos e efluentes dos laboratórios didáticos e de pesquisa, utilizando o Instituto de Química da USP como caso modelo. Diferentes estratégias serão avaliadas, dentre elas o uso de bagaço de cana-de-açúcar (BC) como adsorvente e processos oxidativos avançados (POA). Diversos materiais (com ou sem atividade catalítica) serão desenvolvidos, caracterizados e aplicados nos processos de tratamento. Com os melhores materiais pretende-se construir e avaliar o desempenho de sistemas de tratamento em escala semi-industrial. Ao final do projeto espera-se produzir colunas de separação contendo adsorventes de fontes naturais e renováveis a base de BC para tratamento de águas residuárias e processos químicos para recuperação das colunas ou degradação/mineralização dos poluentes orgânicos. Adicionalmente, pretende-se ter como resultado desta pesquisa um software livre para gerenciamento de resíduos, a elaboração de uma cartilha e um vídeo, para ser distribuído a outros laboratórios da USP, com características semelhantes aos do Instituto de Química USP, e escolas de ensino médio e superior, visando educação ambiental e maior integração com a sociedade.

O ensino de Química requer que os alunos tenham contato com atividades experimentais a fim de desenvolver a metodologia científica e compreensão de fundamentos abstratos. A atividade laboratorial pode ser utilizada para trabalhar conceitos de Química Sustentável desde as primeiras etapas formativas do futuro profissional de Química. O correto gerenciamento ambiental prevê como prioridade a não geração de resíduos tóxicos e/ou com impacto ambiental. Os experimentos das disciplinas experimentas introdutórias do curso de Bacharelado e Licenciatura em Química do Instituto de Química da USP carecem de uma análise crítica quando a quantidade (volume e/ou massa) de reagentes e resíduos gerados. A presente proposta prevê a avaliação dos roteiros das aulas experimentais das disciplinas práticas de Química Geral QFL2101 e QFL2103, a fim de inventariar o consumo de reagentes/geração de resíduos e propor eventuais alterações nos procedimentos experimentais visando redução de custos e resíduos produzidos em laboratórios de ensino.

Fapesp 2020/15230-5 - BG E&P Brasil (Shell) - CPE 
Acordo de Cooperação / BG E&P Brasil (Shell) / BG E&P Brasil (Shell) -CPE - Centro de Pesquisa para Inovação em Gás - Chamada de Propostas(2020)

Projeto em colaboração com a Universidade Curtin para o desenvolvimento de novos materiais e avaliação de suas atividades catalíticas na remoção de contaminantes orgânicos. Novos materiais, como nanocompósitos de grafite-nitreto de carbono (g-C3N4) e óxidos de cobalto e de manganês serão desenvolvidos para realizar oxidação química e/ou fotoquímica de poluentes orgânicos em água.

Projeto em colaboração com a Universidade do Porto, busca a produção de uma nova geração de nanocatalisadores magnéticos multifunctionais, eco-eficientes e recicláveis para a degradação de poluentes orgânicos existentes em águas residuais (poluentes da indústria têxtil, poluentes emergentes, etc.). Para alcançar esse objetivo, serão preparados nanomateriais com estrutura core-shell, contendo núcleos magnéticos de óxidos de ferro e ferrites encapsulados em capas de óxidos semicondutores cataliticamente ativos. Também será investigado o efeito de dopagem da capa externa com nanopartículas metálicas com atividade plasmónica. O efeito sinérgico de combinação dos diferentes componentes/funcionalidades (propriedades magnéticas, tamanho nanométrico, fotoatividade e atividade plasmónica) será alvo de estudo, com o intuito de melhorar o desempenho catalítico e a estabilidade dos nanocatalisadores na oxidação/redução dos poluentes.

produção de uma nova geração de nanocatalisadores magnéticos multifunctionais, eco-eficientes e recicláveis para a degradação de poluentes orgânicos existentes em águas residuais (poluentes da indústria têxtil, poluentes emergentes, etc.). Para alcançar esse objetivo, serão preparados nanomateriais com estrutura core-shell, contendo núcleos magnéticos de óxidos de ferro e ferrites encapsulados em capas de óxidos semicondutores cataliticamente ativos. Também será investigado o efeito de dopagem da capa externa com nanopartículas metálicas com atividade plasmónica. O efeito sinérgico de combinação dos diferentes componentes/funcionalidades (propriedades magnéticas, tamanho nanométrico, fotoatividade e atividade plasmónica) será alvo de estudo, com o intuito de melhorar o desempenho catalítico e a estabilidade dos nanocatalisadores na oxidação/redução dos poluentes.

produção de saxitoxinas, a partir de culturas das cianobactérias Raphidiopsis brookii (CCIBt 3072) e Planktolyngbya sp. (CCIBt 3081) em meio líquido, assim como o estudo e desenvolvimento de metodologias analíticas para a detecção e quantificação desta classe de toxina em águas superficiais.

Este projeto de pesquisa visa o desenvolvimento de sensores empregando anticorpos imobilizados sobre superfícies de ouro (imunossensores). A interação anticorpo-antígeno será avaliada por técnicas espectrofotométricas, principalmente por espectroscopia Raman intensificada pela superfície (do inglês, Surface Enhanced Raman Spectroscopy - SERS). O interesse em desenvolver imunossensores está relacionado com a detecção de macromoléculas, como, por exemplo, proteínas diversas, DNA, hormônios e fármacos, que podem despertar interesse do ponto de vista ambiental e/ou de saúde pública. Dentre estes compostos, podem ser destacados os interferentes endócrinos, os produtos farmacêuticos e os de higiene pessoal, denominados, genericamente de poluentes emergentes. Estes compostos, em sua maioria, não são degradados pelos métodos convencionais de tratamento (processos biológicos), sendo assim, mesmo após passagem pelas estações de tratamento, continuam livres no meio, podendo atingir as águas para abastecimento humano. Devido ao uso de anticorpos, os imunossensores têm demonstrado alta seletividade e sensibilidade, podendo ser empregados em métodos analíticos quase específicos para a determinação de compostos alvos.

Desenvolver métodos analíticos inovadores usando a espectrometria de massa em aplicações ambientais;
Desenvolver novas tecnologias para a remediação de sítios contaminados;
Biodegradação de compostos aromáticos por microorganismos (adaptados e recombinantes) em reatores biológicos;
Monitoração de ar;
Processos fotoquímicos;
Reúso de água;
Química Verde: novos materiais renováveis, solventes alternativos e processos químicos mais limpos; 
Pesquisa em Educação Ambiental;
Síntese Orgânica via Química Limpa;