Desenvolvimento de semicondutores a base de Ag2SeO3 para fotodegradação de antibióticos: Uma abordagem inovadora para o aprimoramento das tecnologias de tratamento de efluentes

Resumo

A presença de antibióticos e seus metabólitos no meio ambiente oferece risco a biota em vários níveis tróficos, inclusive aos seres humanos, além de contribuir para o surgimento de bactérias e micro-organismos super-resistentes, etc. Diversos estudos têm demonstrado um aumento considerável do consumo de fármacos no mundo, especialmente desde o início da pandemia do COVID-19. A detecção de antibióticos (i.e., sulfametoxazol-SMX e azitromicina-AZY), altamente tóxicos, em efluentes demonstra a ineficiência dos sistemas de tratamento de água convencionais. Essa problemática tem levado a comunidade científica a buscar meios alternativos para a remoção efetiva de SMX, AZY e antibióticos em geral de efluentes. A fotocatálise heterogênea destaca-se por ser um método barato em relação a outros métodos de tratamento, sustentável, ecologicamente correto e com elevada eficiência energética. Neste projeto o objetivo é estudar a influência dos íons Cu no sistema Ag2-xCux/2SeO3 (x=0, 1, 2, 4, 8 mmol%) sintetizado pelo método sonoquímico na fotodegradação de SMX e AZY. Com a intenção de estabelecer heterojunções metal (Ag/Cu)-semicondutor (tipo n), os materiais serão irradiados por feixes de elétrons e laser em fentosegundos. Devido à formação de grupos reativos na superfície do semicondutor, responsáveis pela mineralização das moléculas orgânicas contaminantes, espera-se obter um material com resposta fotocatalítica superior. Sua estrutura a longo/médio/curto alcance será caracterizada combinando-se as técnicas de difratometria de raios X (DRX), espectroscopias de fotoluminescência/UV-Vis, Raman, de absorção de raios X (XANES/EXAFS), de fotoelétrons de raios X (XPS), entre outras. A morfologia será avaliada utilizando-se técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (MET). Os resultados obtidos experimentalmente serão correlacionados com simulações teóricas visando elucidar e descrever os mecanismos associados à degradação dos compostos SMX e AZY em efluente doméstico. Não há na literatura, até o momento, um estudo integrado correlacionando estrutura, morfologia, teoria e propriedades de materiais a base de Ag2SeO3 visando a degradação de antibióticos em efluentes, sendo esta proposta de pesquisa inovadora do ponto de vista científico, tecnológico, e de sustentabilidade, visando solucionar uma questão relevante da sociedade, agravada pela pandemia do COVID-19.