Desenvolvimento de hidrogéis porosos biodegradáveis de amido contendo nanocelulose ou nanoargilas modificadas para remoção e recuperação de metais em águas contaminadas

• Processo: 22/11133-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de outubro de 2022
• Vigência (Término): 30 de setembro de 2024
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Derval dos Santos Rosa
• Beneficiário: Talles Barcelos da Costa
• Instituição Sede: Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/13703-3 - Materiais porosos ecológicos para a recuperação e reavaliação de metais recuperados de água contaminada, AP.TEM
• Assunto(s): Adsorção Águas residuárias Amido Metais tóxicos Materiais nanoestruturados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adsorção | águas residuárias | amido | Desenvolvimento de hidrogéis porosos | Metais tóxicos | nanoestruturas | Materiais Poliméricos; Reciclagem de Polímeros; Materiais Biodegradáveis; Nanomateriais

Resumo

Atualmente o mundo enfrenta dificuldades relacionadas à quantidade e qualidade da água devido à expansão industrial, crescimento populacional e intensificação da urbanização. Os metais tóxicos são amplamente utilizados em diversas atividades industriais, sendo frequentemente encontrados em águas residuárias. A presença desses metais em recursos hídricos está relacionada a riscos à saúde humana e ao meio ambiente. A recuperação e reavaliação de metais presentes em águas contaminadas é essencial para uma produção mais limpa em uma perspectiva de economia circular. A adsorção é considerada uma tecnologia alternativa com alto potencial para remoção e recuperação desses elementos em baixas concentrações. A aplicação de adsorventes nanoestruturados, como os hidrogéis biodegradáveis porosos, pode aumentar a capacidade de adsorção destes metais. Para melhorar o efeito dos hidrogéis poliméricos e otimizar suas propriedades tem-se estudado metodologias de baixo custo e ecologicamente corretas, analisadas por Life Cycle Assessment (LCA), e aplicáveis em larga escala. Este projeto propõe o desenvolvimento de hidrogéis nanocompósitos biodegradáveis de amido contendo nanocelulose ou nanoargilas modificadas para adsorção e dessorção de contaminantes metálicos (Cd2+, Cr6+, Cu2+, Mn2+, Ni2+, Zn2+) em meio aquoso. Para a síntese dos nanocompósitos pretende-se utilizar uma metodologia inovadora para avaliar o efeito das concentrações de agente reticulante, parâmetros de processo (tempo de preparo, temperatura e tempo de reticulação) e a influência das diferentes nanopartículas (celulose e argila) sem e com modificação. As nanopartículas e os sistemas de hidrogel serão investigados quanto à sua composição química, propriedades mecânicas, porosidade e capacidade de adsorção e dessorção dos contaminantes metálicos. A biodegradação e ecotoxicidade dos hidrogéis serão caracterizadas após ciclos de uso/reuso para descrever o mecanismo de biodegradação e a influência dos metais residuais ao longo do processo de decomposição. Assim, este projeto visa desenvolver hidrogéis porosos modificados com alta capacidade de tratamento e recuperação de metais de águas contaminadas, bem como o reaproveitamento desses nanocompósitos desenvolvidos pós-consumo para aplicações em solo agrícola, mitigando os impactos ambientais associados ao descarte desses materiais.