Projetos de pesquisa - PPGQ

Desenvolvimento de eletrodos descartaveis de baixo custo e aplicação na determinação de analitos de interesse ambiental e saúde publica

O projeto de pesquisa é bastante abrangente e visa principalmente a obtenção de novos materiais eletródicos (eletrocatalisadores) porosos (permeáveis a fluidos) destinados à confecção de reatores eletroquímicos filtro-prensa do tipo eletrólito polimérico sólido (EPS) de modo que haja o desenvolvimento de tecnologia de tratamento alternativa para a remoção de poluentes orgânicos emergentes, como é o caso de fármacos, corantes e produtos de higiene pessoal, presentes em águas livre de eletrólitos. Este tipo de tecnologia em desenvolvimento no presente projeto pode permitir que sem a adição convencional de um sal, ácido ou base no meio a ser eletrolisado que o processo da reação de desprendimento de oxigênio que gera o agente oxidante (radicals hidroxila e, ou ozônio) ocorra concomitantemente com a reação de oxidação do poluente orgânico sem, no entanto, que haja o inconveniente da manipulação da condutividade iônica da solução (água contaminada). Nessa pesquisa o discente terá foco em conhecimentos de eletroquímica fundamental, engenharia de reatores eletroquímicos, bem como dos aspectos principais da química ambiental. Adicionalmente, como o projeto incorpora o desenvolvimento e aprimoramento de novos materiais o discente envolvido na pesquisa terá a oportunidade do aprendizado de técnicas eletroquímicas (voltametrias, EIS, etc.), bem como das técncias de Difração de Raios-X e de Microscopia Eletrônica de Varredura, dentre outras.

O projeto de pesquisa objetiva a eletrossíntese e caracterização de filmes poliméricos, os quais são materiais que exibem interessantes propriedades ópticas, elétricas, físicas e/ou químicas, anteriormente encontradas somente em sistemas inorgânicos, para modificação da superfície de eletrodos. A eletropolimerização de monômeros funcionalizados sobre a superfície de um eletrodo, pode garantir maior sensibilidade, reprodutibilidade e afinidade para a imobilização e incorporação de biomoléculas. Biomoléculas estas, que podem ser: enzimas, anticorpos/antígenos, fragmentos de DNA, fungos, tecidos, dentre outras, e que, quando imobilizadas sobre as superfícies de um transdutor funcionalizado, combinam a especificidade deste componente biológico, com concomitante seletividade e sensibilidade da matriz utilizada, sendo então, chamados de biossensores. Desta forma, os biossensores apresentam um grande potencial de aplicação em diversas áreas como: da saúde, de alimentos e ambiental. Tais dispositivos podem proporcionar características específicas como: baixo custo de produção, alta reprodutibilidade e sensibilidade, rápida resposta de análise, portabilidade, e que não exija mão de obra qualificada ou profissional para diagnósticos de doenças e/ou poluentes ambientais, permitindo, assim, sua aplicação e utilização à realidade de áreas endêmicas onde ocorre uma infecção, ou então, monitoramento in loco de amostras de interesse ambiental, requerendo assim, metodologias rápidas e práticas.
 

O presente projeto demonstra a potencialidade dos métodos amperométricos em fluxo para serem explorados no controle de qualidade de fármacos eletroativos pelas indústrias e farmácias de manipulação. Apesar de nem todos os medicamentos do mercado apresentarem fármacos eletroativos, há uma quantidade significativa destes compostos que podem ser analisados de forma vantajosa por meio da detecção eletroquímica. As principais vantagens dos métodos eletroanalíticos frente aos atuais procedimentos utilizados no setor farmacêutico são: a diminuição da geração de resíduos orgânicos; maior rapidez nas análises; simplicidade de aplicação; redução significativa no custo de aquisição dos equipamentos e na aplicação das análises. Embora essas vantagens sejam apresentas e relatadas em inúmeras publicações na literatura para determinação de fármacos em formulações farmacêuticas, as indústrias não utilizam os métodos eletroanalíticos nas análises de rotina. No caso das farmácias de manipulação, a situação ainda é mais crítica, pois a maioria destas empresas não realiza nenhum tipo de doseamento do produto final. O principal motivo para esses métodos eletroanalíticos não estarem inseridos no mercado está relacionado à baixa estabilidade da resposta eletroquímica obtida pelos eletrodos de trabalho usados na detecção. Neste contexto, além das vantagens supracitadas para métodos eletroquímicos, o presente projeto propõe uma análise altamente reprodutível, simples e eficiente, utilizando uma nova metodologia eletroquímica para estes compostos. Os novos métodos serão baseados na detecção amperométrica pulsada em sistema de análise por injeção em batelada (BIA) sobre um eletrodo de trabalho de diamante dopado com boro. Devido à alta estabilidade deste eletrodo e a limpeza eletroquímica da sua superfície pela técnica amperométrica pulsada, esses métodos podem contornar a grande dificuldade da detecção eletroquímica no que tange a baixa reprodutibilidade das análises. Dessa forma, a proposta deste projeto é validar adequadamente os métodos amperométricos em fluxo para um conjunto de fármacos eletroativos, demonstrando a viabilidade econômica e ambiental das análises para aplicação no controle de qualidade desses produtos, tanto pelas indústrias farmacêuticas, quanto pelas farmácias de manipulação.

O projeto de pesquisa visa a aplicação de tecnologias alternativas baseadas no uso do ozônio e da combinação ozônio/luz ultravioleta para o tratamento de efluentes aquosos simulados contendo os fármacos. Será desenvolvido um sistema de tratamento de bancada constituído de um reator fotoquímico anular (40 W) conectado a um reator em coluna de bolhas (3,0 dm3) onde será efetuada a transferência de massa do ozônio da fase gasosa para a fase líquida em condição de fluxo controlado (regime de semi-batelada). Um ozonizador do tipo Corona com capacidade de geração de ozônio de até 9,0 g h-1 será utilizado para fornecer a dosagem desejada do ozônio no reator em coluna de bolhas. A eficácia do processo oxidativo avançado O3/UV para a degradação dos efluentes simulados será otimizada em função da carga de ozônio adicionado ao reator em coluna de bolhas (ozônio dissolvido) e dos parâmetros hidrodinâmicos do efluente circulante (tempo de residência e velocidade linear) no reator fotoquímico anular. A taxa de degradação dos fármacos Paracetamol e Diclofenaco será avaliada monitorando-se a cinética de remoção destes compostos e de seus subprodutos de degradação empregando-se técnicas espectrofotométricas, cromatográficas, e medidas do Carbono Orgânico Total. Ensaios microbiológicos serão realizados em função do tempo e das condições de tratamento visando estimar a evolução da toxicidade das amostras tratadas frente ao efluente simulado antes do tratamento. O custo do processo será estimado mediante a energia elétrica consumida no processo normalizada pela massa removida do poluente (W-h/g).

Neste projeto serão desenvolvidos novas metodologias analíticas de separação para aplicação em diversos problemas emergentes utilizando sistemas aquosos bifásicos. (i) separação de metais de alto valor agregado como uma etapa hidrometalurgica é um foco que propoe superar limitações de vários setores industriais; (ii) catálise de transferencia de fase onde os sistemas utilizados são ricos em água em ambas as fases; (iii) extração de analitos economicamente/ambientalmente estrátegicos utilizando sistemas líquido-líquido ambientalmente seguros; (iv) aplicação dos sistemas aquosos bifásicos em metologias analiticas tradicionais visando torná-las corretas ambientalmente.

O Brasil ocupa posição de destaque no cenário do agronegócio mundial. Parte deste sucesso, está relacionado ao elevado uso de agrotóxico. Neste sentido, nos últimos três anos, o Governo Federal através do Ministério da Agricultura autorizou o uso de novas moléculas, que serão empregadas na agricultura brasileira como inseticidas, herbicidas e fungicidas. Vale destacar que o uso destas substâncias na agricultura ainda está sob avaliação em vários países da União Europeia. Por outro lado, devido a sua recente inserção no mercado mundial de agrotóxicos, ainda são raros os estudos relacionados às metodologias de extração e detecção destes compostos. Por isso, o objetivo principal deste projeto de pesquisa é desenvolver e validar metodologias de extração em matrizes ambientais como água, solo e mel e analisar por métodos cromatográficos.

Este projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolver materiais à base de silicatos mesoporosos modificados com ferro e cobalto, para uso em processos de remediação ambiental, mais especificamente, para descontaminação de efluentes contaminados por corantes têxteis. Três grupos de materiais serão desenvolvidos neste projeto: (i) silicatos mesoporosos (MCM-41/SBA-15) modificadas com átomos de Ferro em diferentes teores e posterior redução do metal, obtendo materiais com Ferro metálico na estrutura; (ii) silicatos mesoporoso (MCM-41/SBA-15) modificadas com átomos de Cobalto em diferentes teores e posterior redução do metal; (iii) materiais à base de silicatos com átomos de Ferro e Cobalto presentes concomitantemente na estrutura do material. Espera-se que o estudo sistemático, desde o preparo dos materiais, bem como os estudos catalíticos, possam contribuir significativamente para o desenvolvimento de novos sistemas, capazes de remover eficientemente os poluentes presentes em áreas contaminadas

O objetivo deste projeto é o estudo detalhado da composição química, empregando métodos cromatográficos, de extratos da Alternanthera brasiliana.

O projeto de pesquisa e inovação tem como objetivo principal a produção de um material de origem bioinorgânica com propriedades antibacterianas. Para isto, propõem-se a síntese química e caracterização química de nanobioestruturas formadas por partículas de alumina associadas a peptídeos antimicrobianos. Dessa forma, é apresentada uma nova estratégia para ligação covalente de peptídeos as nanoestruturas de partículas de alumina, com a grande vantagem de impedir que moléculas de peptídeo migrem para o ambiente em que as nanobioestruturas forem aplicadas. Serão avaliadas as atividades antimicrobiana das nanobioestruturas e ensaios do comportamento de osteoblastos cultivados sobre nanofibras de alumina contendo peptídeos para aplicações futuras em próteses ósseas.

O objetivo geral desse projeto é dotar o Grupo de Ciência e Tecnologia dos Materiais da UFVJM com equipamentos acessórios para deposição eletroquímica que permitam o controle detalhado dos processos de deposição. Os filmes específicos a serem preparados serão filmes de ligas metálicas com elementos do grupo do Fe (o que normalmente implica em co-deposição anômala), sobre os quais recai grande interesse tecnológico, particularmente para aplicações em dispositivos magnetoeletrônicos.

Nos últimos anos o desenvolvimento de tecnologias tem sido bem intenso em diferentes escalas (macro, micro e nanométricas) tem sido bastante intenso, permitindo uma melhora na qualidade de vida humana, assim como dos produtos, além do auxílio no tratamento e melhorias na área da saúde. Nesse contexto, essa diferentes ferramentas químicas permitem modular esses materiais nas diferentes escalas lhes proporcionam diferentes e interessantes propriedades, permitindo uma infinidade de aplicações na área da medicina, biologia, farmacologia, agroindústria, ambiental e energia, pois tais materiais apresentam estrutura química diferenciada e peculiar, além de propriedades que lhes permitem reduzir milhões de mortes causadas por doenças virais, como hepatites, AIDS, gripe, Ebola, da Zika e a atual COVID-19, as quais ocasionando um problema muito sério e de grande preocupação à saúde pública mundial, com gastos na faixa de bilhões de dólares em negócios perdidos e improdutividade, assim como, enormes perdas e gastos ao agronegócio internacional, em razão dos micro-organismos, como fungos, bactérias e mesmo vírus, com perdas gigantescas na plantação (em média perdas na faixa de 30 a 40% das frutas comercializáveis), o fornecimento de energia sustentável, além de agilidade nos processos industriais e melhorias na qualidade da saúde humana e animal. Dessa forma, o presente estudo compreende o desenvolvimento e estudo das propriedades de novos materiais macro, micro e nano-particulados com aproveitamento dos materiais advindos do semiárido, de resíduos da indústria e agricultura, e de fontes naturais para aplicação no diagnóstico rápido e eficiente de doenças que afetam a área da saúde/biologia e agroindústria, assim como para aplicação energética, no desenvolvimento de células fotovoltaicas, além de materiais multifuncionais avançados para aplicação na saúde da mulher, buscando minimizar problemas da saúde feminina, diminuir o desconforto feminino durante os ciclos menstruais e proporcionar melhor conforto quando da necessidade do tratamento de fertilização para a concepção. Nesse sentido, a presente pesquisa poderá abrir um leque de atuações, já que se usará materiais de baixo custo e em grande abundância no semiárido, produzindo um produto final promissor com diminuição das perdas, sustentabilidade e melhoria na qualidade de vida.

Projeto tem como objetivo principal a síntese química e modificação superficial compostos inorgânicos, materiais de carbono e estruturas híbridas para aplicações ambientais e tecnológicas

Com o desenvolvimento tecnológico, cresce a demanda de materiais cada vez mais
leves em aplicações de engenharia, nesse contexto o magnésio e suas ligas se tornaram
extremamente relevantes, pois é o material estrutural de menor densidade e resistência
mecânica específica, tendo aproximadamente ⅔ a densidade do Alumínio. Tendo grande
aplicação nas indústrias automobilística, aeronáutica e de equipamentos eletrônicos. Na
industria de transportes, a redução de peso estrutural coopera com a redução de consumo
de combustíveis, consequentemente, menor emissão de gases poluentes na atmosfera. Se
tratando materiais ambietalmente promissores, o magnésio é o principal material estudado
para armazenamneto de H2 no estado sólido, devido a sua capacidade gavimétrica de
7,6%. Além de ter bastante potencial para futuras aplicações biomédicas, devido a baixa
densidade e principalmente por ser biocompatível.

Desenvolvimento de novos materiais, que incluem novos adsorventes, catalisadores e semicondutores para aplicação em remediação ambiental, síntese eletroquímica de compostos orgânicos estratégicos e obtenção eletroquímica de hidrogênio a partir da água.

Projeto de pesquisa que visa o desenvolvimento de novos materiais fotocatalisadores