Redução de espécies como H+, CO2 e N2 para geração de energia concomitantemente a oxidação de contaminantes orgânicos

Resumo

Reações de redução e oxidação acontecem obrigatoriamente de forma simultânea, para que uma espécie seja reduzida outra precisa ser oxidada, mas estes processos são usualmente estudados de forma isolada, objetivando apenas uma das reações de cada vez. Neste projeto o objetivo é estudar sistemas em que seja possível realizar ambas as reações simultaneamente, de forma que possa ser gerado combustível por meio da reação de redução, além de realizar o tratamento de contaminantes orgânico a partir da reação de oxidação. Reações de redução podem ser aplicados em especial a (i) moléculas CO2, gerando combustíveis como álcoois, cetonas, aldeídos, dentre outros, (ii) moléculas de N2, gerando NH3 e, (iii) espécies H+ gerando H2. As reações de oxidação podem ser aplicadas a resíduos orgânicos, sendo eles efluentes reais ou moléculas modelo, buscando o tratamento de águas contaminadas. Sendo assim, neste sistema simultâneo, com a mesma energia empregada para o tratamento de um resíduo é possível gerar um composto químico de valor agregado, minimizando o impacto econômico dos tratamentos ambientais. Ambos os processos podem ser realizados a partir de técnicas fotoquímicas como, fotocatálise e fotoeletrocatálise, em células de dois compartimentos utilizando fotoânodos direcionadores de elétrons. Neste sistema o fotoânodo é ativados por luz, gerando os pares elétron e lacuna, as lacunas causam a oxidação dos resíduos enquanto os elétrons são transferidos a um cátodo condutor no segundo compartimento, por meio de um potencial aplicado (fotoeletrocatálise) ou uma diferença de pH entre os dois meios (fotocatálise), ocasionando a redução, que juntamente com o H+ gerado na oxidação e transferido ao segundo compartimento geram os produtos de interesse. Dentro deste contexto, a síntese dos materiais catalíticos empregados em ambas as reações será também investigada, a fim de tornar estas reações mais econômicas, específicas e eficientes. (AU)