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Pesquisa em Processos Oxidativos Avançados Departamento de Engenharia Química Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
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Projetos de Pesquisa e Cooperação

Nenhum projeto vigente.


Projetos de Pós-DoutoradoJumpBtn-150x150

Síntese, Caracterização e Avaliação de Desempenho de Heterojunções de Óxidos Metálicos à base de TiO₂ com Potenciais Aplicações em Sistemas Fotocatalíticos. Responsável: Dra. Geovânia Cordeiro de Assis. Supervisor: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Bolsa FAPESP. Início: 2022.

A fotocatálise heterogênea é um processo oxidativo e potencial candidato para mitigação de problemas associados à poluição ambiental. Nos últimos anos, a síntese e as propriedades fotocatalíticas de diversos semicondutores foram descritas na literatura. Muitos fatores exercem influência na eficiência desses materiais, como propriedades superficiais, estruturais, morfológicas e eletrônicas. A obtenção de heterojunções entre óxidos é considerada uma forma eficaz para aumentar a eficiência fotocatalítica em comparação aos óxidos individuais, melhorando a absorção na região do visível, reduzindo a recombinação de cargas fotogeradas e promovendo a geração de espécies ativas superficiais. Nesse contexto, este projeto tem como objetivo sintetizar heterojunções à base de TiO₂ modificadas com óxido de rutênio (RuO₂) ou óxido de grafeno (rGO), buscando compreender as interações químicas e físicas interfaciais dessas heterojunções e seu desempenho quanto à fotodegradação de um contaminante farmacêutico modelo (acetaminofeno) em meio aquoso.

Processo híbrido de adsorção em leito-fixo e regeneração eletroquímica de adsorvente argiloso para a remoção de antibiótico de águas residuais. Responsável: Dra. Raissa Antonelli. Supervisor: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Co-Supervisor: Prof. Dr. Geoffroy Roger Pointer Malpass. Bolsa FAPESP. Início: 2022.

A presença de contaminantes emergentes, como os antibióticos, no meio ambiente tem causado crescente preocupação da comunidade cientifica. Uma vez em águas superficiais e em outras matrizes ambientais, tais compostos podem impulsionar a disseminação da resistência bacteriana, em particular em situações de grande aumento de consumo de fármacos, a exemplo de emergências sanitárias de caráter pandêmico. O aparecimento de contaminantes emergentes no meio ambiente tem mostrado que os métodos convencionais de tratamento de águas residuais são ineficazes na remoção desses compostos, sendo assim, novos e mais eficazes processos de tratamento precisam ser investigados e aprimorados. Assim, este estudo objetiva investigar um reator híbrido que combina adsorção e oxidação avançada para remoção de antibióticos de soluções aquosas e efluentes diluídos. Dessa forma, esta pesquisa pretende trazer contribuições científicas e tecnológicas originais em um contexto em que cresce a preocupação com sistemas de tratamento capazes de remover contaminantes emergentes.

Síntese, Caracterização e Propriedades de Adsorção de Novos Carvões Ativados Híbridos Impregnados com Nanopartículas Dispersas em Polímeros Superadsorventes. Responsável: Dr. Syed Sikandar Shah. Supervisor: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Bolsa CAPES PNPD. Início: 2019.

Organic dyes and trace heavy metals are considered the two major pollutants in industrial wastewaters and agricultural soils. In Brazil, these contaminants are posing serious threats to public health and environment. These eco-toxic contaminants must be treated to bring their concentration in accordance with the Brazilian resolution. Adsorption is the most widely utilized process due to high efficiency, simple procedure and cost effectiveness. Herein, we are planning to develop a novel hybrid adsorbent in such a manner that can actively and selectively adsorb these toxic contaminants (dyes and trace metals). A systematic study on the synthesis, characterization and adsorption properties of novel hybrid adsorbent will be conducted for the deep removal of eco-toxic organic dyes such as methylene blue and basic blue-3 from industrial effluents and trace metals like cadmium (Cd), lead (Pb) and chromium (Cr) from the contaminated domestic, industrial and agricultural soils. Different techniques will be applied for the synthesis of the hybrid adsorbent. Various physicochemical properties of the hybrid adsorbent will be studied using state of the art instruments and the initial adsorption experiments will be conducted on simulated samples for the optimization of reaction conditions. The structure and morphology of the novel hybrid absorbent will be characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermo-gravimetric analysis (TGA), Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) and Transmission Electron Microscope (TEM) to name a few. The adsorption data will be applied to the kinetic models and also to the different adsorption isotherms to study the validity and feasibility of the adsorption process. Regeneration and recycling efficiency of the spent adsorbent will be examined and the hybrid adsorbent will further be applied for the removal of dyes (methylene blue and acid blue-3) and trace metals (Cd, Pb and Cr) present in the effluents and soil samples collected from different nearby industries (synthetic food, paper, textile and dyes) and agricultural fields (maize and soybean) respectively. Different advanced oxidation processes (AOPs), including photo-oxidation (O₃/UV) and UV peroxidation (H₂O₂/UV), or their combination will be investigated for the degradation of adsorbed/desorbed organic dyes.


Projetos de DoutoradoJumpBtn-150x150

Uso de hidróxidos duplo lamelares (HDLs) combinados com grafeno para a degradação fotocatalítica de poluentes emergentes em águas residuais. Fabiano Scolfaro Cheri. Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Bolsa CNPq. Início: 09/2023.

O crescimento industrial acelerado tem aumentado a poluição ambiental, como por exemplo a poluição da água por contaminantes emergentes, proveniente de resíduos domésticos e industriais. Os métodos convencionais de tratamento de água, como adsorção e precipitação química têm limitações na eficiência de remoção desses poluentes, no entanto, a fotocatálise é uma alternativa promissora. A fotocatálise envolve a geração de elétrons fotogerados e radicais que oxidam os contaminantes sob a luz solar. Dentre os materiais fotocatalíticos promissores, os Hidróxidos duplo lamelares (HDLs) e o grafeno se destacam por terem alta área superficial. Através da combinação de HDL e grafeno, pode-se sintetizar um material fotocatalítico compósito que apresenta melhor atividade fotocatalítica e maior fotorresponsividade, com alta eficiência na eliminação de contaminantes emergente nas águas residuais.

Desenvolvimento de uma Rota Combinada POA+RECO2 (Processos Oxidativos Avançados+Eletrorredução de Dióxido de Carbono) para Valorização de Poluentes a Produtos Orgânicos de Valor Agregado. Lívia Salles Martins. Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Bolsa FAPESP. Início: 03/2024.

Preocupações ambientais têm resultado no incremento de pesquisas relacionadas aos Processos Oxidativos Avançados (POA), que visam gerar espécies radicalares oxidantes que reagem com poluentes orgânicos degradando-os; quando a completa mineralização dos poluentes é alcançada são obtidos CO2, H2O e compostos inorgânicos. Com o mesmo intuito de preservar a qualidade do meio ambiente, pesquisas para captação de CO2 da atmosfera e conversão a derivados orgânicos de valor agregado também têm sido largamente realizadas. Dessa forma, liberar o CO2 presente em meio aquoso após a mineralização completa de poluentes orgânicos em processos de tratamento avançado de efluentes pode ser entendido como um claro desperdício econômico e operacional. Diante disso, o objetivo deste Projeto de Pesquisa de Doutorado consiste em estudar a associação entre a oxidação avançada eletroquímica do poluente orgânico modelo fenol (POA) com a redução eletroquímica do CO2 gerado (RECO2), buscando eficiência energética e seletividade a compostos orgânicos de valor agregado de interesse (por exemplo, metanol), por meio da seleção criteriosa de eletrodos, da otimização das condições operacionais e da configuração dos sistemas eletroquímicos, segundo uma abordagem holística.


Projetos de MestradoJumpBtn-150x150

Persistência ambiental de antibióticos utilizados na carcinicultura. Clara Evelyn Braga Nunes. Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Início: 03/2026.

A carcinicultura marinha é uma atividade de grande importância econômica para o Brasil, entretanto, o setor enfrenta desafios sanitários, principalmente durante a larvicultura, etapa em que o uso de antibióticos é comum para o controle de doenças bacterianas. A descarga direta dos efluentes dessas incubadoras atua como o vetor primário de introdução de fármacos não metabolizados em corpos hídricos costeiros. Diante dos riscos ambientais e sanitários, como a bioacumulação, toxicidade crônica e a seleção de microrganismos resistentes, torna-se fundamental compreender o destino e a persistência desses compostos no ambiente.
A metodologia compreende a seleção e estabilidade dos fármacos, a caracterização físico-química das águas naturais, a avaliação da hidrólise e da fotólise direta sob radiação solar simulada, e a determinação de constantes cinéticas com espécies reativas de oxigênio. Por fim, serão empregadas simulações matemáticas baseadas em modelos cinéticos para estimar o tempo de meia-vida dos compostos sob diferentes cenários ambientais. Espera-se, com isso, fornecer subsídios científicos essenciais para a estimativa de risco ecológico e a mitigação dos impactos decorrentes da carcinicultura intensiva.


Projetos de Iniciação CientíficaJumpBtn-150x150

Estudo cinético da degradação foto-oxidativa dos ácidos naftênicos ciclopentanocarboxílico e benzóico em meio aquoso. Arthur Caballero. Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira.

A presença de contaminantes emergentes no meio ambiente, em especial de antibióticos, representa um desafio mundial devido à resistência bacteriana estimulada pela exposição contínua a esses compostos. O processo de adsorção tem se mostrado uma tecnologia eficaz para a remoção de fármacos, no entanto, a viabilidade da técnica depende do reuso do material adsorvente, sendo essencial que a regeneração ocorra sem perdas significativas de eficiência ao longo de múltiplos ciclos de uso. Nesse contexto, a regeneração de adsorventes via Processos Oxidativos Avançados (POA) surge como alternativa promissora, principalmente pela capacidade de permitirem regeneração in situ, sem a necessidade de remover o adsorvente da coluna de adsorção. A argila vermiculita destaca-se como um material adsorvente interessante devido ao seu baixo custo, alta disponibilidade e estabilidade em condições regenerativas. Além disso, a vermiculita é rica em íons (Fe2+/Fe3+) que favorecem a reação de Fenton, potencializando a degradação de adsorbatos persistentes. Portanto, este Projeto de Pesquisa de Iniciação Científica propõe avaliar a remoção de ciprofloxacino (CIP) em sistema de adsorção de leito fixo empregando argila vermiculita como adsorvente, associada à regeneração sob recirculação com diferentes oxidantes (peróxido de hidrogênio e persulfato). O desempenho dos processos será investigado por otimização experimental, ciclos de adsorção/regeneração e análises de caracterização, com o objetivo de desenvolver um processo eficiente, de baixo custo e escalonável para o tratamento de efluentes farmacêuticos.

Adsorção de antibiótico em leito fixo de argila: estratégia de regeneração in situ do adsorvente usando oxidantes. Antonio Soares Gama. Orientador: Prof. Dr. Antonio Carlos S. C. Teixeira. Início: 04/2026.

A extração de petróleo acarreta diversos danos aos ecossistemas, destacando-se a geração e destinação da água produzida. O descarte inadequado de água produzida em oceanos ou regiões estuarinas pode gerar graves consequências ambientais, ocasionadas principalmente por substâncias de alta solubilidade, a exemplo dos ácidos naftênicos, que figuram entre os poluentes centrais encontrados nesses efluentes. Esses ácidos naftênicos constituem um agrupamento complexo de ácidos carboxílicos nativos do óleo bruto, podendo representar até metade da carga orgânica dissolvida nas águas de campos petrolíferos. Tais compostos são classificados como poluentes tóxicos e persistentes, apresentando potencial para afetar severamente o equilíbrio ecológico e a saúde coletiva. Múltiplas variantes de ácidos naftênicos já foram detectadas na água produzida. Pesquisas indicaram que o ácido ciclopentanocarboxílico e o ácido benzóico sobressaem como as substâncias de maior prevalência identificadas nessas amostras aquosas. Nesse contexto, o objetivo deste projeto de Iniciação Científica consiste em estudar a cinética da degradação foto-oxidativa dos ácidos benzoico e ciclopentanocarboxílico, em meio aquoso doce e salino. Para tal, serão estudadas a fotólise direta e a fotólise indireta, promovida por reações com intermediários reativos foto produzidos, como o radical hidroxila (HO•), estados excitados triplete da matéria orgânica cromofórica dissolvida (3CDOM*) eoxigênio singlete (1O2). Espera-se obter as constantes cinéticas de segunda ordem com essas espécies para predição da persistência ambiental dos compostos através de um modelo matemático, bem como elucidar o papel de cada intermediário reativo quanto à degradação dos compostos-alvo e avaliar o efeito de diferentes matrizes aquosas. Os resultados obtidos permitirão, desse modo, compreender se a persistência fotoquímica dos compostos em águas superficiais (avaliada a partir de suas meias-vidas) pode gerar riscos ambientais duradouros.


Projetos de Trabalho de Conclusão de CursoJumpBtn-150x150

Nenhum projeto vigente.