Desenvolvimento de Aerogéis de Celulose para Remoção de Íons Metálicos Presentes em Água Contaminada e sua Avaliação de Ciclo de Vida

• Processo: 24/23605-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2027
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica
• Pesquisador responsável: Derval dos Santos Rosa
• Beneficiário: Ana Clara Santos Brandão
• 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
• Assunto(s): Remoção de contaminantes Sustentabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aerogéis de celulose | avaliação de ciclo de vida | Elementos potenciais tóxico | Extração de celulose | Remoção de contaminantes | Sustentabilidade | Materiais Funcionais Avançados

Resumo

O crescimento econômico e o desenvolvimento de grandes indústrias carregam consigo uma gama de danos ambientais, dentre eles, a contaminação do solo e da água por elementos potencialmente tóxicos (EPTs), com destaque dos íons metálicos, que geram danos graves à saúde humana e de outros organismos. Um meio para remoção desses íons presentes na água, é o uso de diversos tratamentos, no entanto, os mais sofisticados são caros e os demais deixam baixos teores residuais presentes na água que consumimos. Uma solução é o uso de aerogéis, que "capturam" contaminantes em suas estruturas porosas. Na busca por alternativas mais sustentáveis para a produção de aerogéis, a utilização de celulose de resíduos lignocelulósicos surge como uma opção promissora, porque a celulose pode ser extraída desses materiais residuais, como resíduos de corte de eucalipto que, em geral, é destinado à incineração, ainda que seja um material rico em estruturas de celulose. Com base na necessidade de encontrar meios ambientalmente amigáveis para remoção de contaminantes da água, e visando o aproveitamento de resíduos de eucalipto, o presente trabalho propõe a comparação, por avaliação de ciclo de vida (ACV), de desenvolvimento de aerogéis de celulose com base em diferentes métodos da literatura. Serão aplicados dois métodos para extração da celulose, sendo o primeiro baseado no tratamento alcalino (hidróxido e hipoclorito de sódio) da biomassa seguido por moagem mecânica das fibras e o segundo baseado na modificação estrutural das moléculas de celulose via oxidação mediada por TEMPO, seguida por um processo mais rápido de moagem. Na obtenção dos aerogéis, serão ainda comparados dois meios de reticulação, um por ácido cítrico e outro epicloridrina, para formação dos aerogéis. Serão quantificados os impactos dos diferentes processos de obtenção dos aerogéis por ACV e comparadas as propriedades térmicas, mecânicas e de sorção das diferentes amostras. Além disso, pretende-se avaliar o efeito da adição da argila chocolate na remoção dos íons metálicos Cr6+, Cd2+, Ni2+, Mn2+, Zn2+ e Cu2+. Espera-se, portanto, obter uma metodologia de obtenção de aerogel de celulose biodegradável sustentável com elevada eficiência de remoção dos íons de metálicos estudados da água.