Araraquara - IQAR - Instituto de Química

URI Permanente para esta coleçãohttps://hdl.handle.net/11449/253932

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Otimização da produção de hidrogênio por digestão anaeróbio com resíduo do processamento industrial da banana usando metodologia de superfície de resposta
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-01-30) Ribeiro, Gabriel Silva ; Maintinguer, Sandra Imaculada ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A fruticultura é um setor econômico importante, e o Brasil é o terceiro maior produtor mundial de frutas. A produção de banana se destaca no agronegócio, mas a geração de resíduos preocupa ambiental e economicamente. Uma solução é o aproveitamento desses resíduos para biogás via processos anaeróbios. Este estudo testou resíduos sólidos de banana (casca+polpa) e água residuária do processamento do doce de banana em reatores anaeróbios batelada para otimizar a produção de biogás. As etapas incluíram: 1) caracterização dos substratos e inóculo; 2) planejamento experimental com variações de temperatura, pH inicial e relação Substrato/Inóculo para produção de hidrogênio; 3) testes em reatores acidogênicos; 4) testes em reatores metanogênicos e metano direto; 5) avaliação com água residuária e análises metagenômicas. Na caracterização, verificou-se alta concentração de carboidratos. A modelagem matemática indicou condições ótimas de 41,8°C, pH 4,88 e S/I 2,48 (R²=99,75). Nos reatores acidogênicos, obteve-se 2359 mL H₂/L, com 91,52% de consumo de carboidratos e formação de ácidos graxos e etanol. Nos metanogênicos (37°C, pH 7, S/I 2,48), geraram-se 1903 mL CH₄/Lr, com 96,31% de consumo de matéria orgânica. O tempo 80 foi de 9,75h para hidrogênio e 79,5h para metano. O rendimento energético foi de 4181,32 KJ Mol⁻¹ para metano direto e 4334,44 KJ Mol⁻¹ para biossistema integrado. Com água residuária, o consumo de carboidratos foi de 95%, com produção de 981,33 mL H₂/Lr e metabólitos como etanol, ácido acético e butírico. O efluente removeu 86,87% da DQO inicial e gerou metano. A metagenômica revelou Clostridium sensu stricto 1 (hidrogênio) e Methanosaeta (metano via rota acetoclástica). As condições testadas otimizaram a produção de biogás e demonstraram alta eficiência no tratamento de matéria orgânica.
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Concepções de professores e professoras sobre o planejamento didático-pedagógico: elaboração de um instrumento de pesquisa
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-02-11) Almeida, Douglas Cezars Augusto Rodrigues ; Bego, Amadeu Moura ; Buzolin, Prescila Glaucia Christianini ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Esta dissertação apresenta uma investigação sobre a relação entre as concepções dos professores sobre o planejamento didático-pedagógico e os modelos de racionalidade docente (técnica, prática e crítica). O estudo teve como objetivo, desenvolver e validar um instrumento de pesquisa quantitativo para avaliar essas concepções, utilizando uma escala Likert e adotando os rigorosos critérios psicométricos de Pasquali (1999). A fundamentação teórica se baseou nos modelos de racionalidade docente propostos por Contreras (2012) e nas categorias analíticas de Morais (2019) que estruturam a análise em cinco dimensões: temporalidade, funcionalidade, pessoalidade, situacionalidade e criticidade. O desenvolvimento do instrumento envolveu um processo iterativo de construção e refinamento dos itens, com validação de conteúdo por juízes especialistas. A versão piloto foi submetida a uma análise fatorial exploratória (AFE) e confirmatória (AFC) para avaliar sua estrutura interna e validade. Embora a AFE indicasse uma estrutura factível, a AFC não confirmou totalmente o modelo teórico proposto, revelando algumas inconsistências entre os agrupamentos de itens e a estrutura teórica subjacente. Isso apontou para a complexidade em capturar as nuances das concepções de planejamento docente por meio de um instrumento puramente quantitativo, sugerindo a necessidade de revisão do instrumento ou de sua fundamentação teórica. Para complementar a análise fatorial, foram empregadas análises alternativas: a análise por “gabaritos”, comparando os perfis de resposta dos professores participantes aos modelos de racionalidade, e a análise de clusters, que permitiu identificar grupos de professores com características de racionalidade predominante. Os resultados, obtidos a partir de uma amostra de 110 professores da educação básica, indicaram uma mescla entre os modelos de racionalidade, sem adesão pura a qualquer um deles. A análise de clusters sugeriu a influência de fatores como a rede de ensino e o tempo de experiência docente na prevalência de um modelo específico. A dissertação conclui que a pesquisa, apesar de apresentar algumas limitações metodológicas, contribui para o avanço do conhecimento na área de planejamento de ensino e formação docente. A complexidade em mensurar as concepções pedagógicas por meio de instrumentos quantitativos e a necessidade de abordagens mais completas e integradas, combinando métodos quantitativos e qualitativos, foram destacados como direcionamentos para pesquisas futuras. Os resultados obtidos fornecem informações valiosas sobre as concepções de planejamento dos professores e suas relações com os modelos de racionalidade, mas reforçam a necessidade de aprimoramento metodológico para pesquisas futuras na área.
Desenvolvimento de sistemas de baixo custo utilizando impressão 3D para determinação de formaldeído em amostras de leite e cosméticos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-01-30) Piassalonga, Gabriel Baroffaldi ; Gomes, Paulo Clairmont Feitosa de Lima ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Formaldeído é uma substância enquadrada no grupo de substâncias carcinogênicas em humanos (Grupo 1) da Agência Internacional de Pesquisa em Câncer (IARC), sendo utilizado em tintas, colas, vernizes, madeira prensada, cosméticos, alimentos, entre outros produtos. Os métodos oficiais de análise recomendados pelas agências regulatórias nacionais (ANVISA e MAPA) utilizam solventes não-verdes e geram grande quantidade de resíduos. A proposta desta pesquisa inclui a criação de um fotômetro e dispositivos de microextração por difusão gasosa (GDME) impressos em 3D que possuam baixo custo. Foram propostos dois modelos de GDME para serem produzidos por impressoras do tipo FDM e SLA. O fotômetro desenvolvido foi capaz de analisar formaldeído numa faixa linear entre 0,250 mgL-1 e 5,00 mgL-1 por meio de sua reação com acetilacetona, com limites de quantificação e detecção de 0,122 mgL-1 e 0,0403 mgL-1. Quando determinado em amostras de esmalte infantil, foi observado concentração de 0,00122% para a GDME impressa em FDM. Em amostras comerciais de creme alisante foi determinado formaldeído em concentrações de 0,124% quando utilizado a GDME impresso e 0,160% para o método HS-GC-MS. Foram otimizadas variareis, utilizando o planejamento fatorial Box-Behnken na determinação de formaldeido em diferentes amostras de leite (integral, semidesnatado, desnatado). Ao final deste estudo, foi obtido um fotômetro de baixo custo capaz de realizar determinação de formaldeído; Os dispositivos de GDME impressos foram capazes de quantificar formaldeído, gerando menor impacto ambiental.
Efeitos de contaminantes ambientais com estrutura análogas a uracila no metabolismo lipídico pró-esteatótico em co-cultura celular e no modelo de cultivo 3D de baixo custo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-02-18) Oliveira, Ana Caroline Pimentel de ; Moraes, Karen Cristiane Martinez de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A crescente prevalência da doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD) constitui um desafio global de saúde, caracterizando-se pelo acúmulo excessivo de gordura no fígado, frequentemente associado à exposição a substâncias tóxicas como pesticidas. No entanto, faltam estudos sobre como esses contaminantes ambientais afetam os processos metabólicos e a sinalização celular responsáveis pelo desenvolvimento dessa condição. Pesticidas, como terbacil e bromacil, com estrutura análoga à uracila, têm o potencial de modular o metabolismo lipídico hepático e induzir efeitos pró-esteatóticos. Portanto, entender detalhes mecanísticos da atuação de pesticidas em células hepáticas pode ser considerado um elemento de grande importância na toxicologia preditiva, visando aplicações biotecnológicas. Diante disso, este estudo desenvolveu e validou um modelo 3D de co-cultura celular de baixo custo para investigar os impactos desses compostos na NAFLD, correlacionando-os a mecanismos epigenéticos e à biossíntese de pirimidinas. As análises bioquímicas e moleculares demonstraram que a exposição a terbacil e bromacil alterou significativamente a viabilidade celular, reduziu o potencial de membrana mitocondrial e aumentou os níveis de GSH e espécies reativas de oxigênio (ROS). Além disso, foi observado acúmulo lipídico, evidenciado pelo aumento dos níveis intracelulares de triglicerídeos, glicose e colesterol, mesmo em concentrações consideradas seguras, como 500 nM de terbacil, comumente detectadas em águas de rios de países desenvolvidos. O modelo 3D foi mais responsivo que o 2D, permitindo melhor representação das condições in vivo e maior capacidade de detectar alterações em vias de sinalização adversa (AOP). A exposição aos pesticidas promoveu mudanças no perfil epigenético, com o bromacil induzindo hipometilação global do DNA de até 36% e o terbacil promovendo hipermetilação de até 21% em concentrações específicas. Além disso, foram observadas alterações moderadas na metilação do RNA e modificações significativas na acetilação das histonas H3 e H4, bem como na metilação da histona H3K4, sugerindo impacto na expressão gênica. Esses achados reforçam o papel crucial da epigenética no desenvolvimento de disfunções hepáticas associadas à exposição a pesticidas. O modelo 3D demonstrou ser uma ferramenta eficiente e economicamente acessível para estudos toxicológicos, com potencial para substituir parcialmente modelos animais e contribuir para a validação de novos biomarcadores moleculares para diagnóstico precoce e monitoramento de exposição a contaminantes ambientais.
Acesso Aberto
Integração de compostos de bismuto em aerogéis de celulose bacteriana para fotodegradação de contaminantes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-01-29) Silva, Vinícius Augusto da ; Ribeiro, Sidney José Lima ; Ferreira-Neto, Elias Paiva ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O aumento na contaminação antropogênica dos recursos hídricos e na demanda por água potável em todo o mundo resulta na urgência da pesquisa para a remediação das águas residuais. Entre as tecnologias voltadas para a degradação e remoção de contaminantes, se destaca a fotocatálise heterogênea promovida por nanomateriais semicondutores, considerada um processo de baixo custo, podendo fazer uso da luz solar, para ocorrer. Diversos compostos de bismuto apresentam atividade fotocatalítica promissora sob luz visível, principalmente devido à sua baixa energia de band gap, baixa toxicidade e relativa estabilidade química. A síntese típica de fotocatalisadores envolve a produção de suas partículas de tamanho micro ou nanométrico, desejáveis para a eficácia em fotocatálise heterogênea, porém levanta desafios para sua aplicação extensiva. Neste trabalho relatamos a associação de compostos de bismuto e celulose bacteriana para fotocatálise heterogênea em sistema em fluxo. A modificação da superfície do biopolímero orgânico foi realizada por cristalização de BiVO4, Bi2O3, BiOI e BiOCl em tratamento solvotérmico em diferentes sínteses, seguida de secagem supercrítica em CO2. A caracterização meticulosa dos materiais permitiu relacionar suas propriedades físico-químicas e estruturais com a atividade fotocatalítica, resultando em até 80% de degradação de corante azul de metileno em 120 minutos de irradiação solar simulada. Portanto, o trabalho marca um avanço significativo na síntese membranas para aplicações fotocatalíticas contínuas do fluxo sob a luz solar. Este trabalho desempenha um papel crucial no desenvolvimento de novos materiais para a remoção de poluentes orgânicos e purificação de água.
Acesso Aberto
Degradação fotoeletrocatalítica de poluente orgânico simultânea à eletrossíntese de amônia via redução de nitrogênio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-01-31) Carvalho, Vinícius José ; Brito, Juliana Ferreira de ; Bessegato, Guilherme Garcia ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A poluição da água e a crise energética são dois dos mairores desafios globais enfrentados atualmente. A fotoeletrocatálise (PEC, do inglês Photoelectrocatalysis) demostrou ser uma técnica com grande potencial, tanto no tratamento de águas residuais, através de processo de oxidação, quanto na geração de compostos energéticos, por meio de reações de redução. Recentemente o estudo de ambas as reações simultaneamente têm atraído atenção devido a possibilidade de mitigar esses problemas de forma integrada. Neste trabalho, foi investigado um sistema híbrido fotoeletrocatalítico/eletrocatalítico, composto por um fotoânodo de nanotubos de TiO2 autodopado (NtTiO2-AD) e um cátodo de NtTiO2/MoS2. O objetivo foi promover simultaneamente a oxidação do herbicida atrazina (ATZ) no compartimento anódico e a redução de N2 a NH3 no lado catódico, utilizando a PEC. Os nanotubos de TiO2 foram preparados por anodização eletroquímica e, em seguida, autodopados por polarização catódica, o que levou a uma melhoria significativa de suas propriedades fotoeletrocatalíticas. O cátodo foi sintetizado depositando MoS2 sobre NtTiO2 puros por voltametria cíclica e cronoamperometria, sendo esta última a técnica mais eficiente para RRN e, portanto, escolhida para compor o reator híbrido. Sob condições otimizadas, o reator híbrido alcançou uma fotoeletroxidação de ATZ de aproximadamente 94 % sobre o fotoânodo de NtTiO2-AD após 2 h de reação. Concomitantemente, os elétrons e prótons provenientes da oxidação da ATZ foram direcionados ao lado catódico saturado com N2 e promoveram a formação de 0,31 µmol h-1 cm-2 de NH3 sobre o cátodo de NtTiO2/MoS2. O efeito do potencial aplicado ao fotoânodo e da concentração de ATZ foi investigado e revelou que a eletrossíntese de NH3 é mais eficiente quando a concentração do contaminante é reduzida, indicando que o desempenho das reações pode ser significativamente melhorado em condições adequadas. Esses resultados mostram a possibilidade de, simultaneamente, degradar um composto orgânico residual e reduzir N2 para a geração de NH3, aplicando a PEC em um sistema integrado com um fotoânodo e um cátodo separados por uma membrana trocadora de prótons.
Novos complexos de níquel(II) contendo tiossemicarbazonas derivadas de vanilina : síntese, caracterização e avaliação antitumoral contra células de mama
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-01-22) Polez, Ana Maria Romão ; Godoy Netto, Adelino Vieira de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O câncer abrange um grupo de doenças caracterizadas pelo crescimento descontrolado de células, que podem invadir tecidos e órgãos. O Instituto Nacional do Câncer (INCA) estima cerca de 704 mil novos casos anuais no Brasil entre 2023 e 2025. Entre as terapias disponíveis, destacam-se quimioterápicos à base de platina, como a cisplatina, que são amplamente utilizados, embora associados a efeitos colaterais significativos e resistência celular. Esses desafios reforçam a busca por novos metalofármacos capazes de reduzir os efeitos adversos e melhorar a eficácia dos tratamentos. Dentre os metais disponíveis para o planejamento de novos metalofármacos, o níquel representa uma alternativa interessante dado seu papel essencial em sistemas biológicos. Assim, este trabalho apresenta a síntese, caracterização e avaliação antitumoral, bem como a interação com o DNA de dois compostos inéditos [Ni(VMTSC-Ph)2] (AP-2) e [Ni(VPTSC-Ph)2] (AP-4), onde VMTSC-Ph = 3-metoxi-4-[2-(morfolinil)etóxi)benzaldeído-N(4-fenil)tiossemicarbazona; VPTSC-Ph = 3-metoxi-4-[2(piperidinil)etóxi)benzaldeído-N(4-fenil)tiossemicarbazona. A caracterização foi realizada por técnicas espectroscópicas (infravermelho (IV), ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e 13C). Adicionalmente, a estrutura molecular e cristalina do composto AP-4 foi determinada através da técnica de difração de raios X por monocristal. O efeito dos compostos em células tumorais de mama (MCF-7, MDA-MB-231 e SKBR-3), pulmão (A549) foi investigado pela técnica de MTT. Os complexos mostraram ser igualmente ou mais ativos que a cisplatina frente às linhagens MCF-7, MDA-MB-231 e A549, dependendo do grupo morfolinil/ piperidinil presente na estrutura da tiossemicarbazona. Estudos espectroscópicos sugerem que a interação entre os complexos com o DNA se dá por um modo diferente da intercalação.
Acesso Aberto
Estudo da degradação de PET (polietileno tereftalato) via catálise enzimática
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-12-20) Cavalcanti, Victor Hugo de Oliveira ; Milagre, Cíntia Duarte de Freitas ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os plásticos estão totalmente atrelados ao nosso cotidiano em razão da sua massiva expansão na metade do século XX. Esse processo ocorreu devido às suas características como baixo custo, leveza, transparência, estabilidade e maleabilidade, os tornando desejáveis para diversas aplicações. No entanto, sua alta resistência à degradação na natureza e sua produção contínua, equivalente a 400 milhões de toneladas ao ano, fazem com que o acúmulo de seus resíduos sejam prejudiciais ao meio ambiente. No que diz respeito aos plásticos à base de polietileno tereftalato (PET), os gerenciamentos de seus resíduos mais utilizados são aterros sanitários, incineração e reciclagem, mas esses não são recomendáveis, pelos gastos atrelados, impacto ambiental gerado e baixa qualidade de PET reciclado. Destes métodos, a reciclagem via biocatálise é considerada promissora do ponto de vista ambiental e econômico. Este método pode ser realizado pelas enzimas degradadoras de PET, que catalisam a hidrólise de ésteres. Entretanto, este método necessita de mais estudos para aumentar sua eficiência e, consequentemente, substituir os processos de reciclagens existentes. À vista disso, este trabalho teve como objetivo: produzir enzimas para o estudo de um processo biocatalítico para degradação de PET. O substrato, filme de PET amorfo, foi adquirido comercialmente, com as principais propriedades determinadas por DSC, sendo 1,11 % cristalino e com temperatura de transição vítrea de 72,62 °C. As enzimas utilizadas foram variantes da cutinase Leaf-Branch Compost Cutinase (LCC): ssLCC, LCC-F243T; LCC-H218SF243T; ssLCC-H218SF243T, em extratos enzimáticos brutos e purificados, das quais foram produzidas e estudadas quanto sua atividade enzimática com o monômero do PET, bis(2-hidroxietil) tereftalato, e sua capacidade de degradação do substrato PET. O melhor resultado obtido foi utilizando a variante enzimática LCC-F243T purificada à 55°C, possibilitando realizar comparações com a literatura quanto à biodegradação do PET, e quantificar seus produtos por HPLC. Como conclusão, foi possível observar a degradação de 74% do PET amorfo em 90 horas de reação em condições brandas, tendo ênfase no estudo da formação dos seus produtos que apresentou seletividade para a formação de TPA.
Acesso Aberto
Desenvolvimento de suportes de catalisadores à base de bagaço da cana-de-açúcar para eletrocatálise de espécies do ciclo no nitrogênio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-11-22) Oliveira, Débora Kyra dos Santos ; Godoi, Denis Ricardo Martins de ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A presença de nitrito e nitrato em ecossistemas aquáticos e terrestres causa danos ambientais e se tornou um problema global que exige soluções imediatas e eficientes. Diante disso, foram propostos novos materiais que podem reduzir esses contaminantes no meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar suportes de catalisadores baseados em bagaço de cana-de-açúcar para uso na eletrocatálise de espécies do ciclo do nitrogênio. Os suportes foram obtidos pela calcinação de uma amostra de bagaço de cana-de-açúcar previamente lavada e seca sob atmosfera controlada e diferentes condições de temperatura. Os suportes preparados foram modificados com platina metálica usando o método “shake & bake” para obter os catalisadores finais. Os materiais foram caracterizados por análise térmica (TG-DTA/DSC), difração de raios X (XRD), espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) e espectroscopias FTIR, ressonância magnética nuclear RMN de Carbono-13, Raman e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização eletroquímica geral dos materiais e sua atividade catalítica para reações de eletroredução de nitrito e nitrato foram avaliadas usando técnicas convencionais (CV, CA, RDE) em soluções aquosas ácidas. Os resultados mostraram que os suportes à base de bagaço de cana-de-açúcar apresentam excelente condutividade e atividades catalíticas para as reações estudadas. Esse trabalho contribuiu para o desenvolvimento de materiais eficientes e de baixo custo para a eletrodegradação dessas espécies, que podem ser aplicados no campo da remediação ambiental eletroquímica.
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Estudo etnofarmacológico visando a descoberta de compostos canabimiméticos através da metabolômica baseada em espectrometria de massas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-05) Gomes, Karolina Eduarda Ruiz ; Castro-Gamboa, Ian ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As plantas têm sido utilizadas para diversos propósitos desde o início da história humana. Nesse contexto, a etnofarmacologia surge como uma disciplina essencial para entender e validar o uso de plantas em tratamentos modernos, pois descobre novos compostos bioativos baseados no conhecimento empírico de populações locais, inspirando o desenvolvimento de novos medicamentos. Muitas plantas possuem compostos canabimiméticos que imitam os canabinoides da Cannabis sativa, uma planta utilizada há milênios de forma tradicional desde os primórdios da humanidade para tratar diversas enfermidades. Essa longa história de uso ressalta a importância dos canabinoides para a saúde humana. Este estudo teve como objetivo demonstrar o perfil químico de cinco plantas componentes do fumo "Tira-Capeta": Syzygium aromaticum, Petiveria alliacea, Ruta graveolens, Allium sativum e Eucalyptus globulus, a fim de encontrar candidatos para serem moduladores do sistema endocanabinoide. Para tal, utilizou-se a metabolômica, especificamente redes moleculares, através da plataforma Global Natural Products Social Molecular Networking (GNPS) a partir de dados obtidos por UPLC-ESI-QqTOF-MS/MS para triar o metaboloma dessas plantas. O software MZmine 2.53 e o modo de análise Feature-Based Molecular Networking (FBMN) foram essenciais para a aplicação da técnica de redes moleculares. Foi identificada uma variedade de compostos bioativos pertencentes a diferentes classes químicas, como alcaloides, cumarinas, flavonoides e ácidos fenólicos. Entre os compostos anotados estão skimmianina, γ-fagarine, xantotoxina, isopscilina, arborinina, rutamarina, quinonlactacina A, chalepensina, feoforbide A, ácido neoclorogênico, isorhamnetina-3-O-glicosídeo, 3,7-di-O-metilquercetina, luteolina, 3’,6-disinapoilsacarose e ácido 3-p-cumaroilquínico. A continuação desta pesquisa, incluindo estudos de caracterização e bioatividade, será essencial para validar a eficácia dos compostos identificados, ampliando assim o potencial terapêutico dos canabimiméticos. Este trabalho reforça a importância da interface entre a ciência moderna e o conhecimento tradicional, promovendo a descoberta de novos medicamentos que podem beneficiar a saúde global.
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Biorrecuperação de terras raras a partir do resíduo de lâmpadas fluorescentes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-26) Ribeiro, Rebecca Souza ; Bevilaqua, Denise ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os elementos terras raras são de extrema importância para o desenvolvimento de tecnologias verdes, tanto as atuais quanto as futuras, e isso se deve as suas propriedades ópticas, redox e magnéticas singulares. A mineração desses metais apresenta problemáticas, poucos depósitos são viáveis para exploração e os minerais são complexos e diversos. Além disso, o processo é custoso do ponto de vista ambiental e econômico. A China domina a cadeia produtiva de terras raras, sendo o principal país exportador e gerando dependência dos demais países pela importação, o que torna alguns metais críticos e caros. Com a crescente necessidade de garantir um estoque doméstico e com as preocupações ambientais, a reciclagem de resíduos eletroeletrônicos ganha destaque, pois representam uma fonte potencial de metais e auxilia na diminuição dos impactos ambientais, o que vai na direção de uma Economia Circular. As lâmpadas fluorescentes são portadoras de quantidades significativas de algumas terras raras, sendo produzidas em larga escala e descartadas de modo inadequado, o que gera um desperdício dos metais e aumento da poluição. A biohidrometalurgia é uma técnica que utiliza microrganismos para produzir insumos capazes de solubilizar os metais de interesse, sendo uma técnica ambientalmente amigável, simples e barata. O objetivo do trabalho é processar o resíduo de lâmpadas fluorescentes esgotadas através da biolixiviação para a recuperação de terras raras. Para isso, foi realizado o cultivo das bactérias A. thiooxidans e A. ferrooxidans, que produzem H2SO4 e Fe3+, respectivamente. Para garantir um volume maior de ácido e de ferro, foi feita uma etapa de bioprodução desses insumos, que foram utilizados em ensaios subsequentes de biolixiviação com meio oxidado. Os ensaios de biolixiviação contaram com 3 sistemas: biolixiviação com ácido, com ferro, e com ácido e ferro. O resíduo inicial das lâmpadas e os resíduos sólidos de biolixiviação foram caracterizados por DRX e ICP-MS como forma de comparar o antes e o depois do processo e para verificar a quantidade de terras raras extraída. Inicialmente, 6 terras raras estavam presentes: ítrio, európio, cério, lantânio, térbio e gadolínio (ordem de concentração decrescente). Em todos os sistemas houve extração de 100% de ítrio e 80-85% de európio dentro de 3-5 dias, sendo que a extração dos demais elementos foi inexpressiva devido a estrutura refratária das suas fases cristalinas. A A. ferrooxidans apresentou atividade de crescimento durante a biolixiviação com ferro, se mostrando tolerante ao resíduo das lâmpadas, e por isso foi considerado o sistema mais eficiente. Ítrio e európio são considerados metais críticos pois são insubstituíveis em suas aplicações, e a extração desses elementos em pouco tempo juntamente a rápida bioprodução de insumos abre um precedente para o aumento na escala dos experimentos. As lâmpadas se mostraram um resíduo adequado para a obtenção desses metais, e técnicas mecânicas podem auxiliar na extração dos demais elementos, o que demonstra o potencial do bioprocesso elaborado, que pode vir a garantir um suprimento de terras raras mais estável de uma forma mais sustentável, diminuindo a necessidade por matérias-primas virgens e tratando de um problema ambiental ao mesmo tempo.
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Eletroquímica no ensino superior: quais as referências? Discussão dos conceitos de eletroquímica e levantamento dos principais livros recomendados nos cursos de química das universidades públicas do Brasil
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-06) Hernandez, Gabriella Oliveira ; Godoi, Denis Ricardo Martins ; Moralles, Vagner Antonio ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A eletroquímica está muito presente em nosso dia a dia devido à grande difusão de dispositivos que exigem a utilização de pilhas e baterias, como celulares, relógios digitais, meios de transporte elétricos, computadores, entre outros. No entanto, é muito corriqueiro, no dia a dia de sala de aula, ouvir professores e alunos reclamarem da dificuldade do entendimento dos conteúdos relacionados aos conceitos de eletroquímica. Investigações da literatura, que se debruçaram a estudar o processo de ensino e aprendizagem dessa área da química, supõe que as origens dessas dificuldades podem estar relacionadas ao alto grau de abstração desses conteúdos; a necessidade de interrelacionar várias áreas do conhecimento; o exagerado foco em aspectos quantitativos; erros conceituais, concepções alternativas e obstáculos epistemológicos presente nas falas dos professores e no próprio livro didático. Mais alarmante ainda, é que alguns estudos apontam que mesmo em livros direcionados para o ensino superior, esses erros são frequentes. Dentre esses múltiplos fatores para as dificuldades no processo de ensino e aprendizagem de eletroquímica, essa pesquisa se baseou sobre o problema do livro didático do ensino superior, uma vez que, não existe um programa governamental para analisar e recomendar os livros a serem utilizados em cursos de química ou áreas afins. A proposta foi desenvolver um checklist que permita que professores analisem os livros que vão utilizar e encontrem o melhor material ou uma composição de materiais para esse conteúdo. Outro ponto orientador deste trabalho foi desenvolver um mapeamento dos principais livros utilizados em cursos do ensino superior de química, para ensinar eletroquímica. Esse mapeamento pode auxiliar os professores a selecionarem os livros nos quais o checklist será operacionalizado, possibilitando verificar se os livros mais indicados abrangem os conceitos necessários para o aprendizado dos conceitos de eletroquímica. Para cumprir os objetivos deste trabalho foi escolhido o método misto de pesquisa, com vista a analisar os dados tanto de um viés qualitativo, quanto quantitativo. Como fontes de informação foram utilizados documentos e sujeitos. Os documentos foram os projetos político-pedagógicos, as ementas e planos das disciplinas dos cursos de química das universidades públicas do Brasil. Já os sujeitos foram seis professores do ensino superior que se portaram como juízes para validar o checklist proposto. Dentre esses estão três professores especialistas da área de ensino de química e três especialistas da área de eletroquímica. O mapeamento revelou que no ensino de eletroquímica em nível superior são utilizados livros de físico-química, química geral, química analítica, química inorgânica, química ambiental, entre outros. Como perspectivas para essa pesquisa estão a operacionalização do checklist nos livros mais utilizados no ensino superior para trabalhar a eletroquímica. Ademais, pretende-se desenvolver outros checklist para abordar outras temáticas da química.
Degradação de cefalexina por processo foto-Fenton solar em reator contínuo e eletro-Fenton heterogêneo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-09-03) Paula, Thaís Betoni de ; Nogueira, Raquel Fernandes Pupo ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A contaminação ambiental por antibióticos apresenta graves consequências para a biota aquática e para a saúde humana, mesmo em baixas concentrações. Devido ao amplo uso da cefalexina (CEX) e ao crescente interesse no desenvolvimento de processos que promovam a degradação de poluentes, este projeto estudou dois diferentes sistemas de processos oxidativos avançados, foto-Fenton heterogêneo e eletro-Fenton aplicando o mesmo catalisador de magnetita eletrodepositado em tela de aço inox (SS). O primeiro sistema foi em um reator de vidro de 1,5 L operado em fluxo contínuo para degradação por processo foto- Fenton solar heterogêneo. O sistema foi avaliado pela eficiência de degradação do antibiótico cefalexina em água ultrapura em pH 5,5. Com o auxílio de método estatístico de superfície de resposta em um modelo 2k e três pontos centrais, foi avaliado os efeitos da vazão de alimentação do reator, da concentração de peróxido de hidrogênio e da quantidade de catalisador, que apresentou valores significativos para vazão e concentração de peróxido de hidrogênio em valores mínimo e máximo, respectivamente. A quantidade de catalisador não apresentou valores significativos, sendo constatada a remoção de CEX de 84, 80 e 90% com 4, 6 e 8 telas contendo o catalisador, nos valores otimizados de vazão de 50 mL min-1, e concentração de H2O2 de 10 mmol L-1. Em experimento aplicado em efluente em condições otimizadas apresentou 86% de degradação. No segundo sistema estudado, o processo eletro-Fenton foi avaliado em pH 3 e 7 utilizando a tela com magnetita eletrodepositada como catalisador em sistemas de 2 e 4 eletrodos, e em sistema foto-eletro-Fenton. No sistema eletroquímico foi verificada a eficiência do catalisador nos sistemas de eletrodo de difusão gasosa (EDG) com o catalisador inserido no EDG como cátodo e no sistema em que o catalisador foi inserido em solução, porém sem eletrificação, em pH 3 e pH 7. Em pH 3 foi atingida remoção de 40% de carbono orgânico total (COT) em 2 horas. Em ambos os sistemas, o catalisador apresentou estabilidade após mais de 4 ciclos em cada sistema com degradação de CEX superior a 80%.
Acesso Aberto
Estudo das reações do etanol em zeólitas ZSM-5 em atmosferas oxidantes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-30) Lereno, Carolina Alice Schumann ; Martins , Leandro Pierroni ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O presente trabalho refere-se ao estudo da reação ETO (ethanol to olefins) em zeólitas comerciais com estrutura ZSM5 com diferentes razões Si/Al. A importância dessa reação se deve principalmente ao se considerar a infraestrutura investida na produção de etanol no Brasil e o potencial de ampliação dessa produção a partir da produção de compostos de maior valor agregado como são as olefinas (precursoras em diversos setores da indústria química). As zeólitas comerciais foram calcinadas, para que ocorresse a formação dos sítios ácidos do material, então foram caracterizadas a partir das técnicas de DRX, RMN, fisissorção de nitrogênio e TPD de amônia. Ainda, considerando que a reação ETO leva a formação de depósitos poliaromáticos de coque (que causam a desativação do catalisador) e tendo como base a recente patente obtida pelo grupo de pesquisa (GPCat) acerca da utilização do CO2 enquanto gás auxiliar que contribuiu para seletividade às olefinas, melhora da conversão e formação do coque ativo, o presente trabalho estudou a ação dos gases de arraste N2O, O2 e CO2, alimentados ao reator concomitantemente com o etanol, como uma forma de controlar o crescimento desse coque. O gás N2O foi escolhido por ser mais oxidante e um grande excedente industrial (atualmente esse coproduto é queimado na maior parte dos processos) e importante responsável pelas reações de oxidação com o gás ozônio que que ocasiona no aquecimento global, diante disso, propor rotas de utilização desse composto é favorável ambiental e economicamente para que seja melhor aproveitado. Ao final, o presente trabalho estudou sobre a constituição do coque formado, buscou definir o comportamento químico da reação e propor as condições ótimas de operação para a obtenção dos produtos de interesse.
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Análise da hidrólise e atividade antimicrobiana do Poli Metil Vinil Éter/Ácido Maleico (PVM/MA) em diferentes temperaturas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-31) Bregalante, Luana Caroline de Almeida ; Santiago, Patricia Soares ; Mazzi, Mauricio Ventura ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O copolímero poli (éter metil vinílico/ácido maleico) (PVM/MA) é utilizado comercialmente como ingrediente ativo em produtos de higiene oral, farmacêuticos e cosméticos, demonstrando propriedades promissoras antibacterianas, antifúngicas, além da facilidade de manipulação. Embora nossos corpos abriguem micro-organismos benéficos como Candida albicans, Staphylococcus aureus e Streptococcus mutans, essenciais para a proteção e equilíbrio do organismo, a sua proliferação descontrolada representa riscos à saúde. Com avanços na biotecnologia, a pesquisa visa desenvolver novos compostos para combater infecções e expandir as opções farmacêuticas. Este estudo investigou possíveis alterações nas propriedades antimicrobianas do copolímero PVM/MA em diferentes temperaturas de hidrólise (25, 40, 50 e 60°C), avaliando seu impacto em culturas de C. albicans, S. aureus e S. mutans. Testes físico-químicos, como Espalhamento de luz dinâmico (DLS, do inglês “Dynamic Light Scattering”), Potencial Zeta e espectrofotometria de absorção ótica foram conduzidos para avaliar a hidrólise do copolímero em relação à temperatura e pH, correlacionando os resultados com ensaios in vitro. A atividade antimicrobiana foi avaliada por plaqueamento em meio ágar, contagens de Unidades Formadoras de Colônia (UFC), ensaios com iodeto de propídio e microscopia de fluorescência para determinar a integridade de membrana dos micro-organismos. Os estudos físico-químicos revelaram que o PVM/MA é um sistema polidisperso como mostrado por dados de DLS, onde foram observados a presença de múltiplos picos na distribuição do tamanho das partículas, refletindo em partículas com diferentes tamanhos ou conformações dos copolímeros na solução. Através dos estudos em vitro foi observado que a concentração e temperatura de hidrólise mais eficaz foram 480µg/mL e 60°C, respectivamente, para os três micro-organismos testados. O ensaio de integridade de membrana sugeriu que o mecanismo de ação do copolímero pode envolver interações com a membrana do micro-organismo, semelhante à clorexidina, abrindo caminho para estudos promissores na área clínica para o desenvolvimento de novos tratamentos contra agentes patogênicos.
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Desenvolvimento de novos derivados ftalimídicos, candidatos ao tratamento da malária: estudos computacionais e síntese
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-29) Domingues, Bruna Cristina Lopes ; Nascimento Júnior, Nailton Monteiro do ; Monteiro, Gustavo Claro
A malária é uma doença infecciosa febril, causada por protozoários do gênero Plasmodium, sendo transmitidos para humanos pela picada da fêmea infectada do mosquito Anopheles. Apesar de curável, caso não seja realizado o diagnóstico e tratamento adequado, pode evoluir para sua forma grave. Estima-se que 249 milhões de casos e 608 mil mortes ocorreram em 2022 e, além disso, os parasitas estão adquirindo resistência aos fármacos disponíveis atualmente para o tratamento. Assim, é de extrema urgência o desenvolvimento de novos fármacos capazes de combater eficientemente essa doença. Um possível alvo terapêutico é o complexo citocromo bc1, que atua na transferência de elétrons na mitocôndria do parasita. Ao ser inibido, ocorre perda da função mitocondrial e, consequentemente, morte do parasita. No presente projeto de pesquisa foram realizados estudos computacionais e a síntese de novos derivados ftalimídicos com potencial atividade frente ao citocromo bc1. Os estudos in silico foram executados por meio da estratégia SBDD (structure-based drug design), realizando a triagem virtual de 48 derivados ftalimídicos. Após análise dos dados obtidos, os compostos mais promissores foram selecionados para etapa de síntese com uma rota planejada em 3 etapas. Dentre os compostos, 4 foram obtidos até a segunda etapa, envolvendo a formação da ftalimida e redução do grupo nitro, em rendimentos globais variando entre 46% e 62%.
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Estudos visando a otimização de reações de oxidação e aminação redutiva em cascata enzimática
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-10) Dantas, Letícia Damiano ; Milagre, Cíntia Duarte de Freitas
A obtenção de anfetaminas enantiomericamente puras é importante por serem compostos precursores de fármacos usados no tratamento de diversas doenças, como transtorno de déficit de atenção e hiperatividade, asma, transtornos alimentares e Parkinson, dentre outros. Buscando contribuir para a busca de novas rotas mais sustentáveis para a síntese desses compostos, propomos neste trabalho o estudo de sistemas em cascata enzimática para a produção de aminas enantiomericamente puras a partir de álcoois racêmicos. A utilização de catalisadores atende ao 9º princípio da Química Verde, que se refere à realização de reações em condições catalíticas em detrimento de reações utilizando reagentes em quantidades estequiométricas. Essa abordagem se torna ainda mais vantajosa quando são empregados biocatalisadores, os quais são provenientes de fontes renováveis, são biodegradáveis, requerem condições brandas de reações (temperatura e pressão), utilizam meio aquoso como solvente em grande parte das vezes, e ainda são potencialmente quimio-, regio-, e estereosseletivos. Além das vantagens de usar biocatalisadores, o sistema de reações em cascata também é vantajoso, diminuindo a produção de resíduos por evitar etapas de isolamento e purificação de intermediários. Com base nessas considerações, este trabalho se trata de explorar estratégias de cascatas enzimáticas envolvendo uma etapa de oxidação de um álcool racêmico seguida de uma etapa de transaminação da cetona formada na etapa anterior, visando a obtenção de aminas enantiomericamente puras. Para isso, foram selecionadas as enzimas álcool desidrogenases e lacases para a etapa de oxidação, e ω-transaminases para a etapa de transaminação. Estas enzimas foram aplicadas em cascatas simultâneas e sequenciais, sendo que o melhor sistema encontrado foi realizando a cascata de forma simultânea, e utilizando a enzima álcool desidrogenase de Sphingobium yanokuyae para a etapa de oxidação do álcool, e a enzima ω-transaminase de Ruegeria pomeroyi para a etapa de transaminação.
Síntese de óxido de grafeno dopado com nanopartículas de ouro e Fenil-Tio-Ftalocianina com potencial para tratamento fotodinâmico e fototérmico de câncer de pele
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-08-02) Silva Junior, Eder Luiz Menezes da ; Marques, Rodrigo Fernando Costa
Neste trabalho, objetva-se a síntese de um material com propriedades fotodinâmicas para que este seja usado no tratamento fototerápico do câncer de pele. Como base para este material foi utilizado o óxido de grafeno, devido a sua biocompatibilidade. Sua síntese segue o método de Hammers modificado. Quando há a inserção de nanopartículas metálicas na estrutura, permite-se que o material atinja uma temperatura maior quando incidida sob ele uma radiação eletromagnética, é sabido que nanopartículas de ouro em formatos de bastões interagem com luz no infravermelho próximo, o qual é o comprimento de onda mais absorvido pela pele humana, podendo assim ser utilizado como agente fototérmico. As Ftalocianinas pertencem a classe de fotossensibilizadores de segunda geração e são compostos promissores para o seu uso em terapia fotodinâmica por apresentar as características necessárias como sua absorção dentro da faixa de comprimento de onda. Foi.utilizado então o Zinco Fenil-Tio-ftalocianina, que ao ser excitado gera espécies reativas de oxigênio, os quais atacarão as células causando sua necrose e/ou apoptose. Com o intuito de que o composto não interaja com as células saudáveis foi adicionado ácido fólico, este pode se ligar facilmente aos receptores de folato que em células normais são expressos em baixa quantidade e em células tumorais em grandes quantidades, resultando em um material seletivo para o câncer. Os resultados de espectroscopia na região do infravermelho, feitos em cada etapa da síntese, mostram que em cada etapa planejada foi obtido o produto desejado. A mudança do comportamento térmico das amostras também corrobora para o resultado de inserção dos compostos na estrutura do óxido de grafeno. A síntese das nanopartículas de ouro foi comprovada através da espectroscopia na região do ultravioleta/visível, que também nos indica o tamanho dessas partículas, de aproximadamente 100nm, que foram observadas também pela microscopia eletrônica de varredura junto com seu formato de nanobastões e a adesão dessas nanopartículas na estrutura do óxido de grafeno funcionalizado. A partir dos resultados de viabilidade celular, pode-se concluir que o material obtido não apresenta citotoxicidade, caracterizando o material planejado como um material com potencial terapêutico multifuncional para aplicações nas terapias fototérmicas e fotodinâmicas.
Sensor eletroquímico baseado em polímero molecularmente impresso em superfície nanoestruturada com óxido de grafeno reduzido para determinação enantiosseletiva de (D) e (L)-limoneno
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-25) Pinto, Bruna Gabrielle Olsen ; Stradiotto, Nelson Ramos
O limoneno é um composto terpeno monocíclico que possui dois isômeros, o (D) e (L)-limoneno, encontrados em diferentes quantidades e proporções em diversas frutas cítricas, árvores de pinho, hortelã e manjericão, e as diferentes aplicações desse composto depende do enantiômero (D) ou (L), sendo muito usado na indústria alimentícia, de cosméticos, farmacêutica e de produtos de limpeza. Este composto pode ser obtido a partir de destilação a vapor de casca e da polpa cítrica que são resultantes da produção do suco, por óleos prensados a frio ou da desterpenação de outros óleos. Sendo assim, é extremamente relevante o desenvolvimento de métodos para determinação desse composto enantiomérico. A determinação de enantiômeros tem sido feita por métodos analíticos envolvendo técnicas cromatográficas, espectroscópicas e eletroquímicas. Dentre as técnicas eletroquímicas, a utilização de sensores eletroquímicos tem apresentado grande destaque na literatura pelas excelentes características apresentadas, como grande seletividade, baixos limites de detecção, menor custo instrumental, menores volumes de amostra necessário para as análises e a possibilidade de portabilidade. Neste contexto, esse trabalho teve como objetivo a construção de um sensor eletroquímico para determinação enantiosseletiva de (D) e (L)-limoneno, obtidos a partir de óleos essenciais de laranja e pinho. Esse sensor, constituído de um eletrodo de carbono vítreo, foi modificado com nanopartículas de ouro em óxido de grafeno reduzido, sendo essa superfície nanoestruturada recoberta com um polímero molecularmente impresso de polipirrol, formando o GCE/rGO/AuNPs/MIP. O sensor foi caracterizado por voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X e microscopia eletrônica de varredura, com o intuito de confirmar as modificações feitas na superfície do eletrodo. O sensor desenvolvido teve como figuras de mérito para o (D)-limoneno um limite de detecção de 1,8×10-12 mol L-1, limite de quantificação de 5,5×10-12 mol L-1 e sensibilidade amperométrica de 5,8×105 A L mol-1, em faixa linear de estudo que variou de 2,0×10-12 a 1,0×10-11 mol L-1. Para o (L)-limoneno, o limite de detecção, limite de quantificação e sensibilidade amperométrica foram, respectivamente, 1,4×10-12 mol L-1, 4,3×10-12 mol L 1 e 6,2×106 A L mol 1, com a mesma faixa linear estudada que o (D)-limoneno. O sensor foi aplicado em amostras de óleo essencial de laranja e de pinho, para determinação de ambos enantiômeros, encontrando como produto majoritário no óleo de laranja o (D)-limoneno, em uma concentração de (11,7 ± 0,7 g L 1) (n=3), e no óleo de pinho o (L)-limoneno foi o composto majoritário, com uma concentração de (0,51 ± 0,05 g L-1) (n=3). O sensor exibiu uma melhor seletividade para o limoneno em comparação com possíveis interferentes presentes em ambos os óleos essenciais, como mirceno, valenceno e sabineno para o óleo de laranja e borneol, terpineno e canfeno para óleo de pinho. A repetibilidade intradia foi estudada com 10 medidas em um mesmo eletrodo, tendo um desvio padrão relativo de 4,8%, repetibilidade interdia com a construção de 10 sensores com desvio de 4,3% e a estabilidade avaliada durante 16 dias, preservando a corrente obtida inicialmente em 89% e com desvio de 4,9%.
Síntese e Caracterização de Tetracianoferrato(II) contendo o ligante nitrosônio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-19) Soares, Maria Isabella Zachi Soares ; Pereira, José Clayston Melo
O uso de metais na medicina, exemplificado pela descoberta da cisplatina, impulsionou extensos estudos na química de coordenação. Complexos metálicos apresentaram potencial biológico ao interagirem com biomoléculas, influenciando processos celulares e bioquímicos. Entre eles, destaca-se o complexo nitrosilpentacianocianoferrato (nitroprussiato de sódio -NPS), reconhecido por sua aplicação como vasodilatador em cirurgias cardíacas. O NPS apresentou toxicidade devido a dissociação de cianeto na corrente sanguínea que vem sendo mitigada pela administração de tiossulfato. Diante do exposto, nosso estudo teve como objetivo sintetizar e caracterizar novos complexos do tipo trans-[FeII(CN)4(L)2], contendo o ligante nitrosônio explorando suas propriedades estruturais e espectroscópicas. A investigação dos tetracianoferratos se justifica pela busca de agentes vasodilatadores mais seguros e eficazes, livres de cianeto lábil, e pela combinação dos efeitos biológicos do NO com ligantes farmacológicos. As sínteses investigadas revelaram desafios significativos na obtenção do tetracianoferrato desejado, destacando a necessidade de estudos adicionais para otimizar a formação consistente desses complexos biologicamente ativos. Foi possível obter o complexo tetracianoferrato desejado utilizando um método de síntese alternativo. A caracterização detalhada por espectroscopia de massas e análise por RMN confirmou a estrutura e a presença dos ligantes desejados, demonstrando potencial para aplicações futuras como agentes terapêuticos asodilatadores.