Elucidação de Mecanismos de Bioeletrocatálise Molecular por Espectroeletroquímica de Fluorescência in situ

• Processo: 25/00197-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2029
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: João Carlos Perbone de Souza
• Beneficiário: João Carlos Perbone de Souza
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Município da Instituição Sede: Bauru
• Assunto(s): Espectroscopia de impedância eletroquímica Bioeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletrocatálise | Bioeletrodos | Bioeletroquímica | Bioeletrossíntese | espectroeletroquímica | Produto de valor agregado | Bioeletroquímica

Resumo

A bioeletrocatálise de pequenas moléculas tem ganhado destaque como uma área emergente, impulsionada pela crescente demanda por sistemas mais sustentáveis. Contudo, a maior parte dos mecanismos envolvidos ainda não foi completamente elucidada, evidenciando a necessidade de melhorias significativas no desenvolvimento de técnicas instrumentais avançadas. Essas ferramentas são essenciais para investigar as reações, com foco nos processos de transferência de elétrons durante processos bioeletroquímicos. O escopo da presente pesquisa recai sobre a bioeletrossíntese de pequenas moléculas, com a finalidade de edificar uma nova e promissora linha de pesquisa no Laboratório Research in Operando Characterization and Kinetics (ROCKET), com o apoio do Departamento de Química da Faculdade de Ciências da Unesp Bauru. O objetivo inicial é converter moléculas pequenas, a exemplo de N2, CO e CO2, em produtos com maior valor agregado, mediante o emprego de biocatalisadores imobilizados em eletrodos e realizar o monitoramento in situ utilizando espectroeletroquímica de fluorescência. Dessa forma, os processos redox serão estritamente controlados por potencial, objetivando-se a obtenção de álcoois e amônia, ambos passíveis de utilização como combustíveis e fertilizantes, respectivamente. O escopo do estudo, por conseguinte, inclui a identificação das tendências gerais de atividade dos biocatalisadores, bem como dos desafios e oportunidades que cercam a concepção de biointerfaces enzima/eletrodo, com o intuito de se alcançar as desejadas reações de eletrorredução. Para tanto, a imobilização das enzimas formato desidrogenase e nitrogenase em superfícies eletródicas de carbono, sob as formas de tecidos, fibras, papel e eletrodo ITO, será investigada de modo a se concentrar esforços na melhoria da performance eletroquímica, estabilidade e reprodutibilidade. Nesse sentido, serão empregadas técnicas microscópicas e espectroscópicas para a caracterização dos bioeletrodos. Ademais, para elucidar os mecanismos bioeletroquímicos subjacentes ao processo, torna-se imprescindível a utilização da técnica de espectrofluometria, a qual permitirá investigar processos que envolvam transferência e dissipação de energia. É importante ressaltar que ainda não há no Brasil uma linha dedicada a essa técnica, especialmente voltada aos estudos de bioeletrocatálise, o que propicia um campo fértil para a criação de novas colaborações com outras instituições, consolidando-se, assim, o estado-da-arte no campo da Bioeletroquímica. Desse modo, espera-se contribuir para a formação de recursos humanos altamente qualificados e para a produção de resultados de impacto significativo para a sociedade. (AU)