Síntese e caracterização de novos eletrocatalisadores para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio e suas aplicações tecnológicas

• Processo: 24/10972-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Beneficiário: Raira Souza de Santana Castro
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica, AP.TEM
• Assunto(s): Antidepressivos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Antidepressivos | Eletrodo de Difusão Gasosa | Eletrogeração de Peróxido de Hidrogênio | Processos Eletroquímicos Oxidativos Avançados | resíduos de pilhas | Técnicas avançadas de tratamento de águas residuárias

Resumo

Dentre os processos de oxidação avançados (POA), os que são baseados na química Fenton estão entre os mais amplamente aplicados para remoção de contaminantes persistentes em águas residuais. Os processos oxidativos baseados em Fenton utilizam o radical hidroxila (*OH) produzido a partir da reação de Fenton entre peróxido de hidrogênio (H2O2) gerado in situ ou adicionado externamente e íons de Fe2+ para degradação de compostos. Porém, para que ocorra eficiência e viabilidade no processo Fenton, materiais inovadores, de baixo custo e boa replicabilidade devem ser usados como catalisadores eficientes para eletrogerar H2O2. Diante dessa premissa, esse projeto tem como objetivo sintetizar elétrodos de difusão gasosa (EDG) a base de carbono modificado com nanoestruturas de dióxido de manganês e zinco proveniente de resíduos de pilhas alcalinas descartadas, para degradação de drogas antidepressivas. A reutilização dessas baterias surge como uma tática eficiente para impulsionar o progresso da química sustentável. Os óxidos serão preparados pela primeira vez pelo método de síntese hidrotérmica assistida pelo forno mufla utilizando óxidos metálicos suportado em carbono, com o objetivo de melhorar a atividade catalítica desses materiais e visando à obtenção de filmes homogêneos de elevada estabilidade para produção de peróxido de hidrogênio in situ. Para mais, ânodos tipo DSA® (ânodos dimensionalmente estáveis) e DDB (diamante dopado com boro) serão aplicados e comparados para garantir maior eficiência na geração do peroxido de hidrogênio.A caracterização dos eletrocatalisadores sintetizados será realizada através das técnicas de energia dispersiva de raio-X (EDX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raio-X (DRX), além de técnicas eletroquímicas utilizando elétrodos de disco-anel rotatórios (RRDE). Os materiais sintetizados serão empregados em processos oxidativos baseados na química Fenton para a degradação da fluoxetina e a venlafaxina. A eletrossíntese do H2O2 será monitorada por espectroscopia UV/Vis e a eficiência dos processos de degradação dos compostos serão monitorados através das técnicas de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e teor de carbono orgânico total (COT). Para avaliar o desempenho dos materiais preparados em larga escala será utilizado um reator em fluxo equipado com os novos materiais catódico e anódico otimizados.