Eletrodos compósitos carbonosos, poliméricos e semicondutores visando a sinergia entre processos de limpeza de água e de armazenamento de energia

Resumo

Atualmente, existem iniciativas importantes que reconhecem as melhorias necessárias na infra-estrutura de tratamento de águas residuais, que enfatizam as sinergias inerentes entre água e energia na área de saneamento ambiental. Neste sentido, novas tecnologias para a promessa de biorremediação ambiental na obtenção de produção de biogás, biohidrogênio e bioeletricidade são meios de obtenção de energia mais eficazes têm sido descritos na literatura. No entanto, não há nenhuma evidência clara para mostrar que estas fontes de energia estão sendo usado, o que corresponde a grandes preocupações econômicas, sociais e ecológicas. Por exemplo, quando efluentes de processos agroindustrias usam tratamento anaeróbico são alcançados elevados padrões de qualidade de água, mas com um custo muito elevado de eletricidade para aeração e secagem da lama. Uma situação bastante diferente é observada na Europa, onde o desenvolvimento das energias renováveis tem sido claramente orientada para a diversificação de políticas climáticas e energéticas [3,4]. Na discussão de uma gestão mais sustentável do uso de energia em sistema de descontaminação de efluentes deve existir um comprometimento com a melhoria de produção de energia renovável. Analisando esse sinergismo entre dois grandes desafios interligados, a busca de novos materias compósitos com propredades físicas e químicas que permitam produzir eletrodos de alto desempenho para aplicação em dispositivos de energias renováveis e/ou em processos de limpeza de água pode contribuir significativamente para um avanço tecnológico mundial. Para tanto, esse projeto objetiva a produção, caracterização e aplicação de eletrodos compósitos carbonosos, poliméricos e semicondutores em continuidade aos trabalhos já em desenvolvimento no grupo de Eletroquímica e Materiais Carbonosos - LABEMAC/LAS/INPE. Serão estudados os compósitos trifásicos formados a partir de fibras de carbono (FC), diamante micro/nanocristalinos dopado com boro (DDB e DNDB e/ou modificados com prata/cobre - Ag/Cu), polianilina (PANI), grafeno (GR), óxido de titânio (TiO2) e carbono vítreo reticulado (CVR). Especificamente, os compósitos FC/DNDB/PANI, FC/GR/PANI, FC/DDB/TiO2, FC/GR/TiO2, CVR/DNDB/Ag e Ti/DNDN ou Ti/DDB serão utilizados, considerando estes eletrodos aplicados em processos de remoção/detecção de orgânicos, redução de inorgânicos bem com em dispositivos de conversão de energia (supercapacitores). Esses compósitos serão obtidos através das técnicas de deposição CVD (Chemical Vapor Deposition -filmes DDB e DNDB), técnicas químicas (PANI, GR) e técnicas eletroquímicas (eletrodeposição de GR, Ag e TiO2). No sentido de aumentar a abrangência e a qualidade desses estudos no grupo LABEMAC, os insumos FAPESP tem sido de fundamental importância. Considerando a infra-estrutura de equipamentos disponíveis em nossos laboratórios e que será descrita no decorrer desse Projeto, os recursos solicitados são para atender a demanda na aquisição de material permanente e de consumo que atendam as técnicas associadas ao desenvolvimento do Projeto. Considerando a grande demanda de equipamentos na equipe atualmente, objetiva-se prioritariamente recursos para a aquisição de uma câmara seca, um reator de polimerização, um rotoevaporador, uma lâmpada de xenônio para medidas Fotoeletroquímicas, um sistema de destilação de água com deionizador e uma fonte de tensão para reatores de crescimento de diamantes. Além disso, são solicitados os recursos para material de consumo e/ou serviços de que permita o desenvolvimento do trabalho proposto. (AU)