Óxido de Nióbio (Nb2O5) Modificado com Ag, Au e Pt para Catalisadores Plasmônicos na Fotoeletrodegradação de Microplásticos de Fibra de Poliéster

• Processo: 25/08476-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Susana Inés Córdoba de Torresi
• Beneficiário: Lara Kelly Ribeiro da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/00675-4 - Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise, AP.TEM
• Assunto(s): Microplásticos Óxido de nióbio Plasmônica Poliésteres Fotoeletrocatálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Microplásticos | Óxido de Nióbio | Plasmônica | poliéster | upcycling | Fotoeletrocatálise

Resumo

Este projeto visa investigar a aplicação da ressonância plasmônica utilizando nanopartículas de prata (Ag), ouro (Au) e platina (Pt) sobre o suporte de óxido de nióbio (Nb2O5) para a degradação de microplásticos, especificamente os derivados de fibras de poliéster presentes em tecidos, tanto do setor têxtil industrial quanto do uso doméstico (principalmente pela lavagem de roupas). As nanopartículas de Ag, Au e Pt, em conjunto com a estrutura do Nb2O5, são projetadas para aumentar a geração de radicais livres, facilitando a quebra das cadeias de polímeros dos microplásticos e acelerando sua degradação. Para garantir a eficácia do processo e identificar os produtos gerados durante a degradação, o projeto inclui um monitoramento detalhado das espécies reativas utilizando técnicas espectroscópicas avançadas, como espectroscopia UV-Vis, espectroscopia de infravermelho (FTIR) e espectrometria de massas (MS). Essas técnicas permitirão a determinação precisa do mecanismo de degradação do material, fornecendo informações essenciais sobre a formação de subprodutos e intermediários reativos. Dentro do projeto os materiais modificados com as nanopartículas serão caracterizados e avaliados na degradação em um sistema de microplásticos de fibra de poliéster padrão para obter informações sobre a interface catalisador/material degradado. Após essa avaliação o estudo considera o escalonamento do processo, visando sua aplicação em larga escala. Isso inclui a otimização das condições de reação para maximizar a eficiência fotocatalítica, bem como a adaptação da metodologia para processos industriais. O escalonamento envolverá a análise de viabilidade econômica e técnica para implementar a solução em cenários do mundo real, como estações de tratamento de efluentes têxteis e unidades de reciclagem de resíduos plásticos. A análise dos produtos de degradação será realizada por cromatografia gasosa (GC) e espectrometria de massas (MS), enquanto o comportamento e a eficiência dos materiais fotocatalíticos serão monitorados ao longo do tempo para verificar sua estabilidade e regeneração. O subproduto de hidrogênio verde (H2) gerado durante o processo também será avaliado como uma possível fonte adicional de energia limpa. Essa abordagem não apenas aborda a poluição crescente por microplásticos, mas também contribui para estratégias de economia circular e sustentabilidade, ao desenvolver novas soluções para o tratamento de resíduos plásticos. O projeto também está alinhado com as metas globais de descarbonização e inovação em tecnologias verdes, destacando-se pela integração de plasmons para fotocatálise avançada e nanomateriais sustentáveis para enfrentar um problema ambiental crítico. (AU)