PPG - Química - Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade

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    Acesso aberto (Open Access)
    Predição e priorização de antibióticos para estudos de remoção do meio aquoso empregando biocarvões ativados preparados a partir de resíduos de biomassas
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-27) Barros, Lucelia Alcantara [UNIFESP]; Labuto, Geórgia Christina [UNIFESP]; Cappelini, Luciana Teresa Dias; http://lattes.cnpq.br/4933252636705546; http://lattes.cnpq.br/5881283820111114
    A segurança hídrica planetária tem sido impactada pela inserção de diversos tipos de poluentes emergentes (PE) em ambientes aquáticos. Dentre os PE, os fármacos são particularmente preocupantes devido aos efeitos deletérios à biota e à promoção de resistência antimicrobiana. Monitorar e remover tais poluentes do meio aquoso requer a definição de moléculas prioritárias, dada a complexidade e o alto custo dessas ações. Este estudo utilizou dados de comercialização de fármacos no estado de São Paulo em 2022 associados a dados de saneamento básico, farmacocinéticos e porcentagem de remoção em tratamento de esgoto obtidos pelo software de predição EPI SuiteTM (Estimation Program Interface), para predizer a massa de antibióticos passível de ser inserida no meio ambiente. Para priorização, utilizou-se o software de hierarquização ToxPiTM (Toxicological Priorization Index), definindo um conjunto de 10 antibióticos prioritários baseados em parâmetros para 4 categorias: Destino ambiental, Propriedades físico-químicas, Efeitos ecotoxicológicos e de Exposição (massa predita, PM). Uma vez que a PM está diretamente relacionada à ocorrência dos efeitos sobre os seres vivos, diferentes pesos foram atribuídos à categoria Exposição, para garantir a presença de antibióticos de maior PM no conjunto prioritário, sem ofuscar a contribuição dos demais parâmetros empregados. A correlação de postos de Spearman permitiu constatar ser possível definir um conjunto prioritário pela contribuição de todos os parâmetros empregados, mesmo aplicando diferentes pesos na categoria Exposição. Do conjunto priorizado, três antibióticos selecionados tiveram desenvolvimento e validação de método analítico usando cromatografia líquida com detector DAD (Diode Array Detector): amoxicilina (AMX), cefalexina (CEFA) e ciprofloxacino (CIPRO). O método cromatográfico foi utilizado em estudos de adsorção dos fármacos por biocarvões ativados, preparados a partir de resíduos de biomassas agroindustriais. Os melhores adsorventes para os antibióticos foram os biocarvões ativados C4 e C8, preparados, respectivamente, a partir biomassa de bagaço de cana-de-açúcar (SB) e resíduo de levedura (YW), ativados com CO2 e vapor de água a 800 °C. A cinética de adsorção foi descrita pelo modelo de pseudo primeira e segunda ordem para o C4 e os estudos de isoterma de adsorção competitiva demonstraram que a interação adsorvatos:adsorvente pode ser descrita pelo modelo de isoterma multicomponente de Langmuir-Freundlich. Pelos parâmetros de afinidade de adsorção (b) inferiu-se como ordem preferencial de remoção (CIPRO>CEFA>AMX), corroborando as respectivas porcentagens de adsorção obtidas em água deionizada 9,29±0,05, 8,8±0,4 e 7,6±0,6 mg/L (77±6, 88±4 e 92,9±0,5%). O C4 foi empregado em estudos de remoção competitiva dos antibióticos em água superficial fortificada, mantendo a mesma ordem de capacidade de adsorção. Entretanto, os coeficientes de variação demonstraram forte interferência da matriz sobre a interação adsorvatos:adsorvente, indicada pela redução das porcentagens de adsorção e pelos desvios padrão relativos obtidos para AMX, CEFA e CIPRO, que foram de 4,7±1,7, 5,4±2,2 e 7,6±1,7 mg/L (47±17, 54±22 e 76,05±16,55%), respectivamente.
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    Embargo
    Avaliação das propriedades físico-químicas de ligas à base de cobre com potencial atividade microbicida
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-29) Guerini, Guilherme Gonçalves [UNIFESP]; Silva, Ricardo Alexandre Galdino da [UNIFESP]; Vasoncellos, Suzan Pantaroto de [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/4254240006926714; http://lattes.cnpq.br/6350523822780669; http://lattes.cnpq.br/0006269777203944
    O cobre (Cu) e suas ligas têm atraído a atenção de pesquisadores nos últimos anos devido à sua capacidade microbicida contra diversos microrganismos, possuindo várias aplicações na medicina e como forma de prevenir a propagação de doenças em ambientes de alta circulação humana (hospitais e transporte público). Porém, a utilização do cobre puro é inviável devido aos processos de oxidação e corrosão em diferentes meios que afetam a estética e a vida útil do material. Assim, no intuito de melhorar o comportamento de corrosão sem prejudicar a atividade microbicida, neste estudo foram avaliadas inicialmente seis ligas de CuZnNi e o latão 70/30 para entender suas características físico-químicas em diferentes eletrólitos e sua atividade microbiológica contra bactérias e leveduras de interesse clínico. Para isto, foram realizados testes físico-químicos e eletroquímicos para caracterização das amostras em solução de NaCl 0,5 ϻ e de suor artificial para mimetizar condições desafiadoras e aquelas encontradas no cotidiano. Já para os testes microbiológicos foram realizados ensaios com bactérias e leveduras para avaliar sua capacidade microbicida e de evitar a formação de biofilmes. Tais ensaios conduziram o trabalho à seleção de uma liga que apresentasse a melhor capacidade de resistência à corrosão para a mesma atividade microbicida observada nas demais ligas. Os dados obtidos por difratometria de raios X confirmaram a presença de duas fases ricas em cobre, ambas provenientes do processo de solidificação do material. Além disso, os resultados mostraram que a adição de níquel promoveu um refinamento da microestrutura das ligas. As medidas de potencial de circuito aberto mostraram que o aumento do teor de Ni nas ligas tornam os valores de potenciais mais positivos, sugerindo que os materiais tornam se mais nobres. Os resultados indicaram também que a liga Cu68,85Zn26,36Ni4,69, denominada A5, apresentou o melhor comportamento em relação a resistência à corrosão para um mesmo comportamento microbicida frente as outras ligas estudadas. Assim, a liga Cu68,85Zn26,36Ni4,69 foi selecionada para dar continuidade aos testes com solução de NaCl 0,5 ϻ e suor artificial, em comparação com o cobre puro. Quanto à voltametria cíclica, em suor artificial, observou-se uma inversão na intensidade dos picos de oxidação referentes à formação dos íons Cu+ e Cu2+. A liga apresentou menor potencial de corrosão e maior taxa de corrosão em suor artificial. A espectroscopia por impedância eletroquímica demonstrou uma maior resistência do cobre em ambos os meios e a liga A5 mostrou uma menor resistência à transferência de carga (Rct) para o suor artificial. A espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado mostrou que em suor artificial a liga A5 apresentou maior liberação de íons nos primeiros minutos de imersão. Por fim, pode-se sugerir que as espécies Cu2O, Cu(OH)2, CuCl2, ZnCl2 e Zn(OH)2 são os produtos de corrosão majoritários para os meios analisados. Quanto a atividade microbiológica, a liga A5 foi capaz de inativar os microrganismos testados em menos de 30 min de contato. Além disso, ela apresentou uma capacidade pronunciada de morte celular com uma melhor dispersão de biofilme quando comparada com o aço inoxidável 304 (superfície inerte). Assim, o presente estudo indica que a liga Cu68,85Zn26,36Ni4,69 reuniu as melhores características para se tornar uma alternativa para futuras aplicações nos setores médicos e sanitários.
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    Acesso aberto (Open Access)
    Síntese de ligantes cobaltoceno-imidazolina e cobaltoceno-oxazolina para aplicação em reações de carboboração e hidrocarbofuncionalização enantiosseletivas
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-05-02) Pereira, Brenda Regina Bondezan [UNIFESP]; Rodrigues, Alessandro [UNIFESP]; Vinhato, Elisângela [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/8530211624182009; http://lattes.cnpq.br/5134320818291591; http://lattes.cnpq.br/1830756392753238
    A catálise assimétrica se tornou um método relevante para o controle estereoquímico na obtenção de produtos. O presente trabalho consistiu em dois objetivos: 1) a síntese e caracterização de 2 ligantes inéditos do tipo imidazolina-cobaltoceno (N-Ts e N-Boc) e 1 ligante inédito do tipo cobaltoceno-oxazolina e 2) avaliação destes ligantes em reações estereosseletivas de 1,2-carboboração e hidrocarbofuncionalização de alcenos não ativados. A síntese dos ligantes N-Ts (I-A) e N-Boc (I-B) se deu em 5 etapas, partindo do ciclopentadieno de sódio na presença de dimetilcarbonato e clorotris(trifenilfosfina)cobalto(I), obtendo 399 com rendimento de 73%, reduzido para 400 na presença de DIBAL-H, com rendimento de 79%. Em seguida, este foi oxidado com IBX, fornecendo rendimento de 63%. 402 foi obtido rendimento de 86% por ciclização com (1S,2S)-1,2-difenil-1,2-etilenodiamina, seguida pela oxidação com iodo e carbonato de potássio e, posteriormente, tosilado na presença de cloreto de tosila e trietilamina, obtendo-se o ligante I-A com rendimento de 32%. Para o ligante I-B foi empregado dicarbonato de di-terc-butila ao 402, obtendo um rendimento de 48%. Para a síntese do ligante II-A, houve a clivagem de 399 na presença de terc-butóxido de potássio, obtendo o ácido carboxílico com rendimento de 61%. Na sequência, o ácido carboxílico 400 foi convertido para cloreto de ácido, que foi usado na síntese da amida na presença de trietilamina e (S)-2-amino-2-feniletanol. A etapa posterior consistiu na ciclização do anel oxazolínico na presença de trietilamina e cloreto de tosila, obtendo 81% de rendimento. I-A foi obtido com rendimento de 8 % e II-A 19 %. I-B foi obtido com rendimento de 26 %. Os ligantes foram caracterizados por RMN de 1H, RMN de 13C, EMAR, atividade óptica e IV. I-A e II-A foram testados em reações de 1,2-carboboração e hidrocarbofuncionalização de alcenos não ativados. No entanto, em nenhum dos testes realizados houve formação de produto.
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    Embargo
    Tratamento de efluentes têxteis empregando adsorção e processos fotoeletrocatalíticos visando o reuso de no processo produtivo
    (Universidade Federal de São Paulo, 2023-08-02) Bezerra, Katia Crystina Hipólito [UNIFESP]; Rodrigues, Christiane de Arruda [UNIFESP]; Araújo, Geórgia Christina Labuto [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/4933252636705546; http://lattes.cnpq.br/9871865009697049; http://lattes.cnpq.br/2031203624325205
    A segurança hídrica é uma preocupação mundial, a indústria têxtil se destaca pelos elevados volumes de efluentes gerados, pela variedade, toxicidade e quantidade dos corantes utilizados nos tingimentos. Os tratamentos classicos para a remoção de corantes em efluentes são custosos, ineficientes e raramente permitem o reuso da água para novos processos de tingimento.O foco desse estudo é buscar alternativas de tratamentos capazes de remover os corantes em meio aquoso, permitindo o reuso da água. Resíduos de biomassa de levedura proveniente da indústria sucroalcoleira (YR) e decorados com nanopartículas de magnetita (MNP-YR) obtidas pelo método de coprecipitação, foram usados como adsorventes para o tratamento de efluentes contendo corantes reativos em mono, bi e tricomias. Os corantes utilizados foram o amarelo 15 (Y-15), vermelho 198 (R-198) e azul 19 (B-19) e os processos adsortivos foram avaliados em estudos de pH, cinética, isotermas de adsorção individual e competitiva e dosagem adsorvente. Nos efluentes compostos por misturas binárias e ternárias, usou-se a técnica de calibração multivariada, quadrados mínimos parciais (PLS) para determinação da concentração de corantes empregando espectrometria no ultravioleta visível. Nos efluentes ternários foi possível a remoção de 88, 90 e 100% de Y-15. R-198 e B-19, com YR e 58, 52 e 100% para MNP-YR. Os efluentes tratados foram usados em 2 novos ciclos de tingimento, mantendo a reprodutibilidade da cor no tecido. Os resultados denotam o potencial de uso dos adsorventes usados. Após, os efluentes finais gerados foram submetidos aos tratamento fotocatalitico(FTC) e fotoeletrocatalítico (FEC) visando a mineralização dos corantes presentes no meio líquido. Foram preparados eletrodos de TiO2 nanoestruturados, a água tratada foi utilizada em um novo processo de tingimento. O processo de FEC permitiu a mineralização de 50 e 60 % da carga orgânica nos efluentes oriundos do tingimento utilizando a água de reuso proveniente dos processos de adsorção por YR e MNP-YR. Os adsorventes contaminados foram tratados pelo processo combinado de foto-Fenton e fotocatalise permitindo a mineralização de 92 e 68%.
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    Embargo
    Simulação de líquidos iônicos na interface com modelos de eletrodos de grafeno
    (Universidade Federal de São Paulo, 2024-04-05) Pereira, Guilherme Ferreira Lemos [UNIFESP]; Siqueira, Leonardo José Amaral de [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/4334197942669791; http://lattes.cnpq.br/3276064511195282
    A evolução da sociedade está intimamente atrelada com sua habilidade de encontrar, extrair e usar energia com uma eficiência cada vez maior, sendo necessário o desenvolvimento da compreensão de dispositivos de armazenamento de energia mais eficiente. A escolha tanto do eletrodo como do eletrólito é de grande importância para esses dispositivos, como em supercapacitores. Neste sentido, este trabalho teve como objetivos estudar o carregamento de dispositivos de armazenamento de energia com o método de dinâmica molecular para diferentes líquidos iônicos na interface com eletrodos planos e porosos e modelos de potencial constante. Validamos uma nova implementação para o modelo de potencial constante para eletrodos de óxido de grafeno. Análises da estrutura dos íons na interface com os eletrodos de óxido de grafeno elucidaram que não apenas sua composição, mas seu formato rugoso, influencia na distribuição de cargas. A interação entre o eletrólito e o óxido de grafeno interfere também na densidade de energia armazenada nos dispositivos, de forma que apenas em ∆Ψ > 3.5 V o eletrodo de óxido de grafeno armazene mais energia que o grafeno. As interações com as oxidações do eletrodo mostram também o impactam na velocidade de organização dos íons próximos à superfície do eletrodo, afetando assim sua potência. Os resultados obtidos com modelo polarizável para misturas de líquidos iônicos demonstraram a importância da polarização dos íons na determinação de propriedades termodinâmicas e estruturais. O uso do modelo polarizável junto com o modelo de potencial constante apontou uma indução de uma diferença de potencial de ∆Ψ ≈ −0.50 V, mesmo com o eletrodo descarregado.