Design de reatores e de catalisadores multifuncionais para a degradação de poluentes emergentes via associação de processos oxidativos avançados

• Processo: 25/06584-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Liana Alvares Rodrigues
• Beneficiário: Liana Alvares Rodrigues
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de Lorena (EEL). Universidade de São Paulo (USP). Lorena , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Lorena
• Pesquisadores associados: Larissa de Freitas ; lianqing Yu ; Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza ; Robson da Silva Rocha
• Assunto(s): Reator de leito fixo Reatores de leito fluidificado Processos oxidativos avançados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Catalisador multifuncional | ozonização fotocatalítica | Reator de leito fixo | Reator de Leito Fluidizado | Reator em Batelada | suporte catalítico | processos oxidativos avançados

Resumo

A presente proposta aborda aspectos diretamente relacionados com a engenharia das reações químicas, tais como: design de reatores, associação de processos oxidativos avançados, desenvolvimento de catalisadores multifuncionais e de suportes catalíticos. Os sistemas fotocatalíticos serão projetados para maximizar a absorção de luz e a eficiência de reação, bem como o aumento de escala do processo. Para isso, diversas configurações de reatores e disposição de catalisadores serão consideradas para esse fim. Reatores em batelada serão utilizados para determinação dos parâmetros cinéticos da reação e para desenvolvimento e avaliação da atividade catalítica dos catalisadores multifuncionais, enquanto reatores de leito fluidizado e de leito fixo serão construídos para facilitar a aplicação industrial do processo e facilitar o processamento de efluentes em larga escala. A dispersão de luz ao longo do reator, a área disponível para reação, a fluidização e uso do catalisador em diversos ciclos de degradação são parâmetros importantes para o processo fotocatalítico. Dessa maneira, para esse fim, suportes catalíticos à base de polímeros naturais serão desenvolvidos para maximizar a eficiência do sistema e viabilizar a etapa de separação e recuperação do catalisador, aspectos essenciais para aplicação industrial e sustentabilidade do processo. Como a taxa de recombinação dos pares fotogerados na superfície do catalisador é um fator determinante em seu desempenho, estratégias avançadas, tais como engenharia de heterojunção e associação de processos oxidativos avançados (fotocatálise e ozonização), serão empregadas para minimizar seu efeito deletério e otimizar a eficiência do processo. Nesse contexto, serão desenvolvidos catalisadores ternários multifuncionais, cujos componentes serão selecionados visando a construção de um material com elevado poder de oxidação, melhor transferência de cargas/menor taxa de recombinação e elevado potencial para decomposição catalítica do O3. Assim, nesse projeto, será estudada a síntese e otimização da composição do compósito xerogel de carbono (XC)/ZnO/CeO2, com a finalidade de aumentar sua atividade catalítica por meio do controle de suas propriedades estruturais, ópticas, texturais e morfológicas. A ação catalítica do material será testada na degradação do poluente emergente ácido salicílico (AS), uma vez que esse poluente é amplamente utilizado como molécula modelo na literatura. A taxa de mineralização e a toxicidade do efluente sintético serão avaliadas por meio da análise de carbono orgânico total e por bioensaios de fitotoxicidade, respectivamente. (AU)