Estratégias ambientalmente amigáveis para a redução de dióxido de carbono em produtos de valor agregado por vias bioeletroquímicas e fotoeletroquímicas

• Processo: 24/00725-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 01 de junho de 2024
• Vigência (Término): 31 de janeiro de 2029
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Valeria Reginatto Spiller
• Beneficiário: Ana Clara Bonizol Zani
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Assunto(s): Acetatos Bioeletroquímica Fotoeletroquímica Metanol Prodigiosina
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acetato | Bioeletroquímica | fotoeletroquímica | metanol | Prodigiosina | redução de dióxido de carbono | Bioeletroquímica e Fotoeletroquímica

Resumo

Os esforços globais para conter o aquecimento global têm se intensificado nas últimas décadas à medida que a comunidade internacional reconhece as mudanças climáticas e a necessidade urgente de ações mitigadoras. Exemplo disso, foi o plano de redução das emissões de dióxido de carbono (CO2) e outros gases prejudiciais, elaborado durante a conferência das Nações Unidas, realizada em 2015 em Paris. O CO2 é notoriamente o principal gás relacionado ao efeito estufa, sendo que a concentração desse gás aumentou em 400% desde 1950. Assim, o desenvolvimento de novas metodologias ambientalmente amigáveis visando a utilização de CO2 para conversão em produtos de valor agregado é imprescindível para o desenvolvimento sustentável. O CO2 é caracterizado por ser uma molécula altamente inerte e estável, logo superar essas barreiras energéticas é essencial. Neste sentido, o presente projeto propõe o emprego de abordagens bioeletroquímicas e fotoeletroquímicas para a transformação do CO2 em acetato e metanol, produtos de ampla aplicação industrial. A primeira etapa consiste na utilização de uma célula de eletrólise microbiana (CEM) para conversão do CO2 em acetato. As CEMs são alternativas promissoras para o tratamento desse gás, uma vez que, ao invés da catálise tradicional, emprega condições amenas de temperatura e pressão. Nesses dispositivos, microrganismos, em culturas mistas ou puras, são utilizados como biocatalisadores na câmara catódica e baixos potenciais são aplicados para a obtenção de compostos multicarbonados. A segunda estratégia proposta é a redução fotoeletroquímica do CO2 para obtenção de metanol. Os fotocatalisadores podem ser inorgânicos, a base de dióxido de titânio (TiO2) com modificações químicas para aplicação de baixos potenciais. Dentre as modificações, o presente projeto propõe o uso de estruturas a base de cobre - priorizando a obtenção de metanol - ancorado em um filme de prodigiosina que atua como fotossensibilizador. A prodigiosina, um pigmento produzido por algumas cepas de Serratia sp., demonstrou ser capaz de transferir seus elétrons excitados para a banda de condução de metais. Portanto, o presente projeto visa o desenvolvimento de metodologias inovadoras e ambientalmente amigáveis com o objetivo de tratar o CO2 e simultaneamente a obter compostos de valor agregado. Para isso, o projeto conta com uma promissora interface entre a bioquímica e a eletroquímica visando não apenas mitigar os impactos ambientais, mas também aproveitar os resíduos gasosos como recursos valiosos.