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
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área de 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
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/11783-8 - Hidrogéis de amido compósito para sorção de elementos potencialmente tóxicos em águas contaminadas: interação sinérgica entre ligantes seletivos em nanocelulose modificada, BE.EP.PD
• 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.

Publicações científicas

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(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)

FERREIRA, RAFAELA REIS; DA COSTA, TALLES BARCELOS; BARBOSA, RENNAN FELIX DA SILVA; CAMANI, PAULO HENRIQUE; MENEZES, ROMUALDO RODRIGUES; ROSA, DERVAL DOS SANTOS. Brazilian clays as natural cation exchangers for copper sorption in a batch system. ADSORPTION-JOURNAL OF THE INTERNATIONAL ADSORPTION SOCIETY, v. 30, n. 8, p. 21-pg., 2024-09-26. (20/13703-3, 21/14714-1, 24/08105-0, 23/11229-0, 21/08296-2, 22/11133-0, 23/11783-8, 19/16301-6, 22/01382-3)

DA COSTA, TALLES B.; CAMANI, PAULO H.; FERREIRA, RAFAELA R.; BARBOSA, RENNAN F. S.; ROSA, DERVAL DOS S.. Enhancing Corn Starch Hydrogels for Effective Sorption of Potentially Toxic Metals: The Role of Amylose and Amylopectin Content. JOURNAL OF POLYMERS AND THE ENVIRONMENT, v. 33, n. 3, p. 21-pg., 2025-01-25. (22/01382-3, 19/16301-6, 24/08105-0, 21/08296-2, 22/11133-0, 23/11783-8, 24/15696-5, 20/13703-3, 23/11229-0)

COSTA, TALLES B.; MATIAS, PEDRO M. C.; SHARMA, MOHIT; MURTINHO, DINA; ROSA, DERVAL S.; VALENTE, ARTUR J. M.. Recent Advances on Starch-Based Adsorbents for Heavy Metal and Emerging Pollutant Remediation. POLYMERS, v. 17, n. 1, p. 37-pg., 2025-01-01. (23/11783-8, 22/11133-0, 20/13703-3)

SILVA, MARCELO BRUNO DE OLIVEIRA; COSTA, TALLES BARCELOS DA; CAMANI, PAULO HENRIQUE; ROSA, DERVAL DOS SANTOS. Chitosan-based foam composites for hexavalent chromium remediation: Effect of microcellulose and crosslinking agent content. International Journal of Biological Macromolecules, v. 264, p. 12-pg., 2024-03-01. (20/13703-3, 23/11229-0, 22/11133-0, 23/11783-8, 19/16301-6)

MAZUR, LUCIANA PRAZERES; FERREIRA, RAFAELA REIS; BARBOSA, RENNAN FELIX DA SILVA; SANTOS, PEDRO HENRIQUE; DA COSTA, TALLES BARCELOS; VIEIRA, MELISSA GURGEL ADEODATO; DA SILVA, ADRIANO; ROSA, DERVAL DOS SANTOS; MEI, LUCIA HELENA INNOCENTINI. Development of novel biopolymer membranes by electrospinning as potential adsorbents for toxic metal ions removal from aqueous solution. JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS, v. 395, p. 19-pg., 2023-12-21. (20/13703-3, 21/14714-1, 21/08296-2, 22/11133-0, 22/06829-6, 22/01382-3)