Conversão Bioeletrocatalítica de Pequenas Moléculas

• Processo: 23/14671-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: João Carlos Perbone de Souza
• Beneficiário: João Carlos Perbone de Souza
• Pesquisador Anfitrião: Shelley Dawn Minteer
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Missouri University of Science and Technology (Missouri S&T), Estados Unidos
• Assunto(s): Bioeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletrocatálise | Bioeletrodo | Bioeletroquímica | eletrodos enzimáticos | Bioeletroquímica

Resumo

O escopo da presente pesquisa recai sobre a bioeletrossíntese de pequenas moléculas, com a finalidade de buscar novas estratégias por meio de sistemas bioeletroquímicos ativados por enzimas redox ou por microrganismos. 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. 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, nitrogenase e óxido nitroso redutase em superfícies eletródicas de carbono, sob as formas de tecidos, fibras e papel, 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, os mecanismos bioeletroquímicos subjacentes ao processo poderão ser elucidados por técnicas espectroeletroquímicas. É importante ressaltar que este é um campo de pesquisa incipiente, especialmente voltada aos estudos de bioeletrocatálise, o que propicia um campo fértil para a criação de uma nova colaboração com a Missouri University of Science and Technology, consolidando-se, assim, o estado-da-arte no campo da Bioeletroquímica. Desse modo, espera-se contribuir no futuro para a formação de recursos humanos altamente qualificados e para a produção de resultados de impacto significativo para a sociedade.