Bioeletrossíntese de compostos com valor agregado a partir do nitrogênio e dióxido de carbono atmosféricos

• Processo: 20/15098-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de maio de 2021
• Vigência (Término): 30 de abril de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Jessica Crivelaro Pacheco
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/04158-0 - Bioeletrosíntese de compostos de valor agregado: enzimas exibidas em superfícies de células microbianas e complexo de metal-polipeptídeos biomiméticos, BE.EP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica Eletrocatálise Nitrogênio Dióxido de carbono Amônia Análise espectroscópica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletrocatálise | EcFDH-H | Mo-Fe nitrogenase | operando | técnicas in situ | Bioeletroquímica

Resumo

O uso de enzimas na redução de CO2 e N2 visando a bioeletrossíntese de produtos de valor agregado é uma alternativa promissora para substituir os catalisadores sintéticos de alto custo. Para esta finalidade, resultados interessantes têm sido obtidos com a utilização das enzimas EcFDH-H e Mo-Fe nitrogenase imobilizadas em superfícies eletródicas. No entanto, os mecanismos bioeletrocatalíticos e de transferência de carga dessas enzimas ainda não foram totalmente elucidados. Estudos detalhados desses mecanismos são fundamentais para entender com maior profundidade os biocatalisadores, visando os processos de bioeletrossíntese com elevada estabilidade e eficiência catalítica. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa tem por objetivo elucidar os mecanismos por meio da utilização de técnicas espectroscópicas (FTIR, do inglês Fourier-Transform Infrared spectroscopy, Espectroscopia Raman, XAS, do inglês X-ray Absorption Spectroscopy e DEMS, do inglês Differential Electrochemical Mass Spectrometry) in situ/operando, uma vez que estas proporcionam o controle eletroquímico para modular a atividade bioeletrocatalítica, enquanto mudanças estruturais e eletrônicas dos sítios ativos são monitorados, juntamente com a geração de produtos e intermediários. Assim, este projeto visa contribuir para o avanço da tecnologia de bioeletrossíntese, elucidando mecanismos bioeletrocatalíticos para produção de compostos de valor agregado, tais como o formato e a amônia, e no desenvolvimento futuro de eficientes catalisadores tridimensionais inspirados no mecanismo catalítico das enzimas de maior especificidade e atividade. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

SEDENHO, GRAZIELA C.; NECKEL, ITAMAR T.; COLOMBO, RAFAEL N. P.; PACHECO, JESSICA C.; BERTAGLIA, THIAGO; CRESPILHO, FRANK N.. Investigation of Water Splitting Reaction by a Multicopper Oxidase through X-ray Absorption Nanospectroelectrochemistry. ADVANCED ENERGY MATERIALS, v. 12, n. 47, p. 6-pg., 2022-10-17. (19/15333-1, 20/04796-8, 18/22214-6, 21/05665-7, 20/03681-2, 19/12053-8, 20/15098-0)

ALI, MIAN A.; SEDENHO, GRAZIELA C.; PACHECO, JESSICA C.; IOST, RODRIGO M.; RAHMAN, ASMA; HASSAN, AYAZ; CARDOSO, DANIEL R.; GOMES, ROBERTO S.; CRESPILHO, FRANK N.. Metal-free, low-cost, and high-performance membraneless ethanol fuel cell. Journal of Power Sources, v. 551, p. 9-pg., 2022-10-08. (20/15098-0, 18/24485-7, 20/04796-8, 18/22214-6, 19/12053-8, 19/15333-1)