Oxidação eletrolítica por plasma em novas tecnologias de remediação ambiental

• Processo: 24/07206-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Ernesto Chaves Pereira de Souza
• Beneficiário: Kelvin Costa de Araújo
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
• Assunto(s): Quimiometria Oxidação eletrolítica com plasmas Remediação ambiental
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Otimização de materiais | oxidação eletrolítica por plasma | Remediação Ambiental | Sparks | Quimiometria e materiais

Resumo

Propomos a utilização inédita da Oxidação Eletrolítica por Plasma (PEO - Plasma Electrolytic Oxidation) diretamente na degradação de contaminantes em amostras ambientais. Essa abordagem é sustentada pelas descargas elétricas em forma de faísca/sparks que são observadas na superfície do eletrodo de trabalho. O spark é um fenômeno local que pode atingir temperaturas superiores a 3000 K por alguns milissegundos. PEO, conhecida pela nomenclatura anodização por sparks, é comumente empregada para a preparação de filmes óxidos metálicos, principalmente utilizando titânio, nióbio, alumínio e zircônia como substratos. O processo pode ser realizado tanto via galvanostática, com a aplicação de corrente constante, quanto por via potenciostática, com a aplicação constante de tensão, em sistemas de dois eletrodos, sendo no ânodo onde ocorre a formação dos filmes óxidos. O emprego de conhecimentos quimiométricos para otimizar o processo de formação dos filmes óxidos e consequentemente os Sparks será de vital importância, bem como pode contribuir para os mais diferentes estudos realizados no CDMF. A proposta desse estudo é avaliar o potencial de utilização da PEO como uma nova tecnologia de remediação ambiental. Empregando conhecimentos quimiométricos para otimização, desejabilidade e monitoramento. Além de disponibilizar essas técnicas para os mais diferentes estudos em andamento no CDMF. É descrito na literatura que diferentes condições podem resultar em diferentes morfologias do material obtido por PEO. Neste sentido, com a finalidade de otimizar a potencialidade do processo na degradação de contaminantes orgânicos, será feito um planejamento experimental. Incialmente com a proposta de realizar um screening nas diversas condições que podem apresentar variabilidade no material sintetizado, utilizaremos o planejamento Plackett-Burman que por ser um planejamento saturado, permite a avaliação de um grande número de variáveis com um número reduzido de experimento. Após o screening, realizaremos a otimização utilizando um planejamento de composto central (CCD - do inglês Central Composite Design), dessa forma, utilizando um planejamento conhecido como estrela, poderemos avaliar diferentes condições das variáveis e suas principais interações. Os ensaios de degradação serão realizados em uma mistura de fármacos preparada em laboratório. Será realizado um processo de otimização da degradação para a mistura de fármacos, antes da realização nas matrizes ambientais: águas superficiais e efluentes. Nesse estudo 3 variáveis serão avaliadas, sendo: a área do eletrodo, o tempo de degradação e o metal utilizado. As amostras ambientais utilizadas serão coletadas no rio Jacaré-guaçú nas regiões da barragem do Broa, no munícipio de Itirapina - SP, e na cidade de Gavião Peixoto também no estado de São Paulo. O efluente será coletado em estações de tratamento de esgoto em municípios na região de São Carlos-Araraquara no estado de São Paulo. É esperado a obtenção do processo de PEO otimizado para remediação ambiental, atuando na degradação de contaminantes orgânicos, inicialmente principalmente do grupo de fármacos. Posteriormente a aplicação do processo de degradação em amostras ambientais.Além disso, esperamos consolidar a utilização de abordagens quimiométricas pelos demais integrantes do CDMF, afim de obter materiais com condições otimizadas para os mais diferentes processos de interesse. (AU)