Defesa de Dissertação de Mestrado – Luisa Isago Fusinato
No dia 18/09/2023 a pesquisadora Luisa Isago Fusinato defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Cobalt Doped Si-Based Polymer-Derived Ceramics for Sodium Borohydride Hydrolysis”.
Resumo: “No contexto da transição energética e dos esforços para a descarbonização da economia, o hidrogênio (H2) destaca-se como um vetor energético altamente versátil. Dentre os materiais de armazenamento de hidrogênio, os hidretos metálicos surgem como uma opção viável devido à sua alta capacidade de armazenamento de hidrogênio. Notavelmente, o borohidreto de sódio (NaBH4) se destaca como um hidreto metálico proeminente. Tradicionalmente, metais nobres têm sido empregados como catalisadores para liberação de hidrogênio de NaBH4 devido à sua alta eficiência. No entanto, estes metais são raros e caros, o que levou a uma maior atenção nos últimos anos para os metais de transição.
Entre os catalisadores à base de metais de transição, os à base de cobalto são altamente atrativos devido à sua alta atividade e baixo custo. A hidrólise do NaBH4 é considerada severa em termos de condições químicas, levando à deterioração estrutural de muitos suportes catalíticos. Assim, o desenvolvimento de suportes catalíticos que possam suportar tais condições sem perder a atividade catalítica, preferencialmente com possibilidade de recuperação para reutilização, tem sido um desafio recente.
Cerâmicas avançadas, particularmente aquelas produzidas através da rota Polymer-Derived Ceramic (PDC), são candidatas proeminentes no campo de suportes catalíticos. Utilizando esta rota é possível obter materiais onde a estrutura do silício pode ser dopada com nanocristais metálicos para atuarem como catalisadores, apresentando uma abordagem promissora na área de suportes catalíticos.
Neste estudo, foram desenvolvidos três materiais cerâmicos derivados de polímeros dopados com cobalto. Utilizou-se cloreto de cobalto (II) como precursor metálico e três polímeros pré-cerâmicos: alilhidridopolicarbosilano (AHPCS), peridropolissilazano (PHPS) e poli(metilvinil)silazano (HTT). A caracterização dos materiais foi feita por análises de TGA, FTIR, XRD e XPS.
Os resultados mostraram que cerâmicas à base de silício dopadas com cobalto foram obtidas com sucesso pela rota PDC. Os materiais produzidos foram testados na reação de hidrólise de borohidreto de sódio para avaliar sua atividade catalítica, resultando em taxas variadas de geração de hidrogênio nas quatro temperaturas testadas. Os valores variaram de 34 a 7.641 mL min-1 gcat-1, com o melhor resultado sendo de 7.641 mL min-1 gcat-1 para o catalisador PHCo2.5 testado a 353 K, sendo este um valor muito promissor.
Além disso, este catalisador passou por testes contínuos de reutilização, apresentando resultados muito interessantes. Após quatro ciclos de uso contínuo, foi observada apenas uma diminuição de 26% na conversão de NaBH4. O catalisador foi então lavado com água deionizada e submetido novamente à reação de hidrólise, resultando em uma diminuição de 29% na conversão após quatro ciclos.
Estes resultados demonstram que os materiais produzidos têm potencial para serem explorados como suportes catalíticos para a reação de hidrólise do borohidreto de sódio, apresentando resultados muito promissores em termos de taxa de geração de H2 e também em termos de possibilidade de reuso. Espera-se que este trabalho possa contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias no contexto de um futuro baseado em fontes de energia limpas e em vetores energéticos renováveis como o hidrogênio.”
Nossos Parabéns a Nova Mestra e aos orientadores da pesquisa!
Resumo: “O câncer é uma doença complexa e que demanda uma grande atenção por parte da comunidade científica. Diversas abordagens são utilizadas para combater essa afecção, porém os tratamentos convencionais apresentam efeitos colaterais tóxicos, afetando a qualidade de vida dos pacientes. Desta forma, o uso da fototerapia, a fotodinâmica e a fototérmica, surgem com intuito de mitigar esses efeitos.
Resumo: “O tratamento de efluentes têxteis é um processo fundamental para reduzir os impactos ambientais da indústria têxtil, que é conhecida por gerar uma grande quantidade de efluentes líquidos. Dentre os diversos métodos de tratamento disponíveis, a Destilação por Membrana (DM) foi identificada como uma tecnologia promissora para a recuperação de águas residuais têxteis. No entanto, a incrustação e o molhamento da membrana são considerados um dos principais problemas que limitam a aplicação da DM em grande escala. Esses problemas não devem ser negligenciados, pois o acúmulo de incrustantes nas membranas está associado à ineficiência do processo.
Portanto, este trabalho mostra aplicações práticas da DM, para superar as suas desvantagens no tratamento de efluentes têxteis, mostrando que os processos estudados são estratégias promissoras para aumentar a remoção de poluentes e controlar a incrustação da membrana, e pode contribuir para a consolidação da DM para aplicação na indústria têxtil.”
Resumo: “Dada a limitação da disponibilidade futura de recursos fósseis e a crescente conscientização ambiental, a demanda pela química verde está cada vez mais em destaque. A utilização de matérias-primas renováveis é um passo fundamental na indústria química para torná-la mais sustentável. Nesse sentido, na área de materiais poliméricos as pesquisas vêm sendo direcionadas para o uso de monômeros, solventes e aditivos provenientes de fontes renováveis. Dentre estes compostos de origem renovável, destacam-se os carboidratos, os óleos vegetais e os terpenos devido ao seu custo relativamente baixo, pronta disponibilidade e possibilidades de utilização como matérias-primas em aplicações de alto valor agregado. Assim, este trabalho tem como objetivo a síntese de monômeros e polímeros a partir de compostos oriundos de recursos renováveis como o ácido 10-undecenoico; 1,3-propanodiol e β-mirceno, através de diferentes reações de esterificação e polimerização via radicais livres”
“Os óleos essenciais são compostos bioativos que possuem grande importância para a indústria, especialmente nas áreas alimentícia, têxtil e cosmética, devido às suas atividades biológicas. O óleo essencial de alecrim (OEA) apresenta, por exemplo, propriedades antioxidantes, estimulantes e cicatrizantes enquanto o óleo essencial de lavanda (OEL) é conhecido por suas propriedades calmantes e relaxantes, além do uso para queimaduras e cicatrização de feridas.
“Os poliésteres vêm se destacando como uma categoria em potencial de polímeros biodegradáveis que podem servir como alternativa a materiais convencionais no campo biomédico devido às suas propriedades, incluindo biocompatibilidade, bioabsorção e biodegradabilidade.
“Neste estudo foi realizada a esterificação enzimática do ácido undec-10-enoico, derivado do óleo de rícino, com ambos acrilato de 2-hidroxietila (HEA) e metacrilato de 2-hidroxietila (HEMA) para produzir dois monômeros diênicos assimétricos em um sistema livre de solventes a 50 ºC.
” Neste estudo foram estudadas as fotopolimerização tiol-eno do mirceno em massa, em solução e em miniemulsão e o polímero sintetizado foi caracterizado. Essa síntese, além de variar as técnicas, foi realizada variando o tiol utilizado (2,2′-(etilenodioxi)dietanotiol, ditiol), (tetraquis(3-mercaptopropionato) de pentaeritritiol, tetratiol) e os dois juntos, a concentração de fotoiniciador (2,2-dimetóxi-2-fenilacetofenona, DMPA – 1 e 4 %).e o tempo de reação (1, 2, 3 e 4 h). Todas as reações realizadas em massa e em solução apresentaram conversões gravimétricas acima de 89% em apenas 1 h de reação. Por meio dos espectros de ¹H RMN foi possível acompanhar a conversão de cada dupla ligação do mirceno e com o aumento do tempo de reação observou-se que as conversões das duplas ligações aumentaram e nas reações com tetratiol essa conversão foi maior. Ainda, com maior quantidade de tetratiol e DMPA, conseguiu-se a conversão de todas as duplas do mirceno e consequentemente teor de polímero reticulado de quase 100%. Na análise de teor de gel percebeu-se que para alcançar essa reticulação máxima foi necessário o tempo de 2 h de reação.
se estabilidade até aproximadamente 300ºC. Em seguida, as condições que levaram aos melhores resultados em massa e solução (ditiol com 4% de DMPA e tetratiol com 1 e 4% de DMPA) foram utilizadas nas polimerizações em miniemulsão e os resultados em termos de teor de gel e conversão foram melhores que nas reações em massa e em solução. O teor de gel com ditiol e 4% de DMPA em massa após 4 h de reação foi de 3% e em miniemulsão foi de 20%. Com tetratiol e 1% DMPA em solução e após 4h de reação foi de 6% e em miniemulsão após apenas 1 h de reação esse teor foi pra 80%. Além disso, todas as nanopartículas poliméricas produzidas em miniemulsão apresentaram tamanho médio dentro de uma faixa estreita de 167 ± 6 e 208 ± 18 nm e PDI abaixo de 0,1. Ainda, se mantiveram sem diferença estatística durante 60 dias, indicando a estabilidade estática ao material. As formulações também foram avaliadas quanto ao potencial zeta em função do pH do meio e percebeu-se que quanto maior o pH deste, maior a estabilidade do sistema coloidal. Todas as formulações apresentaram potencial zeta maior que 40 mV em módulo. Na análise morfológica das nanopartículas poliméricas foi possível observar que a formulação com tetratiol (mais reticulada) resultou nas partículas mais definidas de formato esférico e uniforme, denso, com bordas nítidas e coloração intensa. Neste sentido, torna-se evidente que a técnica utilizada foi eficiente e que o material é muito promissor para a produção de nanopartículas poliméricas”.
“A lignina é um biopolímero de cadeia ramificada, composta por álcoois fenilpropanóides, grupos funcionais como carbonilas, carboxilas, hidroxilas, entre outros. Ela é um subproduto gerado em grande pela indústria de papel e celulose, portanto, não é encontrada de forma isolada na natureza. Uma das alternativas pautadas à valorização da lignina é a produção de espumas rígidas poliuretanas, em razão das suas propriedades no potencial de substituição de recursos não renováveis no preparo de poliuretanas e melhoramento na qualidade final do produto. No entanto, o conceito de sustentabilidade aborda não só o uso de recursos renováveis, mas também o processamento do produto, a finalidade e biodegradação.
A partir desta parceria, “a modificação química de um poli (vinilmetil-co-metil) silazano com complexos de acetatos, acetilacetonatos e cloretos de metais de transição, foi realizada pela rota cerâmica derivada de polímero (PDC), seguida de pirólise em diferentes temperaturas sob a mesma atmosfera para uma investigação aprofundada da formação cerâmica. Os materiais obtidos foram caracterizados quanto à estabilidade térmica, evolução da composição elementar/fase e comportamento de cristalização. Os resultados mostram que a relação molar Si:Metal, bem como as condições de tratamento térmico, têm forte influência na estrutura final do material. Cerâmicas de SiCN exibindo vários teores de metal foram obtidas independentemente do precursor de metal escolhido. Este trabalho destaca a formação in situ em baixa temperatura, de nanocristalitos de níquel embutidos em uma matriz cerâmica SiCN(O) amorfa, por meio do controle cuidadoso da química por trás do design de materiais. A pirólise do polímero pré-cerâmico modificado com Ni obtido na razão molar Si:Metal de 2,5, à 500 °C sob atmosfera de argônio revelou uma dispersão homogênea de nanocristalitos de níquel na matriz de SiCN(O). Este material recém-sintetizado realizou desempenhos eletrocatalíticos excelentes para redução de oxigênio na eletrólise de água em meio alcalino. Este inovador pré-catalisador provou ser um candidato promissor para futuras tecnologias de energia renovável.”
ara potencial aplicação na liberação controlada de partículas de metionina, o presente trabalho visou encapsular este aminoácido pela técnica de gas antissolvente, utilizando dióxido de carbono como antissolvente e etanol e ácido acético como solventes. Além disso, para obter condições ótimas de precipitação, estudou-se o comportamento de fase do sistema em altas pressões e a modelagem termodinâmica foi realizada utilizando a equação de estado de Peng-Robinson. Os dados de transição de fase foram obtidos pelo método visual sintético, com célula de visualização de volume variável, na faixa de temperatura de 308-328 K. Para os sistemas quaternários, os solutos foram previamente solubilizados em duas concentrações diferentes, 0,1 e 0,2 mg/mL para metionina e 2,5 e 5,0 mg/mL para etilcelulose, em uma solução de etanol e ácido acético com razão em massa de etanol para ácido acético de 1:1. Uma mistura de solventes é usada porque a metionina tem uma alta solubilidade em ácido acético, mas baixa solubilidade em etanol. Assim, foram observadas transições de fase líquido-vapor, caracterizadas como bolhas na presença ou ausência de uma fase sólida. A fase sólida foi observada em frações de massa de 0,9383 (0,1 mg/mL) e 0,7251 (0,2 mg/mL) para metionina e 0,9530 (2,5 mg/mL) e 0,8997 (5,0 mg/mL) para etilcelulose, nas três temperaturas avaliadas (308-318-328 K). Em relação a encapsulação da metionina em etilcelulose com etanol e ácido acético como solvente de mistura, a influência da razão metionina/polímero (1:3, 1:2 e 1:1), temperatura (308, 313 e 318 K) e pressão (10, 12 e 14 MPa) em termos de tamanho de partícula, morfologia das partículas, porcentagem de material encapsulado, eficiência de encapsulamento e rendimento de precipitação foram avaliados.
Foram obtidas eficiências de encapsulamento de até 99,72%, para as quais a relação metionina/polímero do sistema mostrou um efeito negativo (nível de confiança de 95%). Os co-precipitados apresentaram resultados excelentes e pioneiros em termos de proteção da metionina e possível liberação controlada.
No dia 14/10/2022 a pesquisadora Karina Luzia Andrade defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “Electrospun Nonwoven Mats from Polymeric Association with Natural Rubber and Functionalization with Propolis for Biomedical Applications“.
Conclui-se então que a incorporação de PVP em NR afetou positivamente as propriedades de superfície do biomaterial, exibindo características que podem ser de interesse em aplicações biomédicas quando o controle da molhabilidade é necessário, como em lesões cutâneas. Vale destacar ainda a possibilidade de manter e melhorar as propriedades biológicas do biomaterial através da funcionalização com própolis.
No dia 12/09/2022 o pesquisador Fernando Elias Guckert defendeu sua Dissertação de Mestrado intitulada “Synthesis of polybutylene succinate by enzymatic transesterification:A study of kinetic behavior and enzymatic stability in the reuse of immobilized lipase“. O objetivo dessa pesquisa foi descrever o comportamento cinético da síntese de Polibutileno Succinato (PBS) através da transesterificação enzimática de dietilsuccinato e 1,4-butanodiol utilizando lipase imobilizada (N435) em reações em massa e solução. Além disso, foi investigada a recuperação e reutilização do biocatalisador em novos ciclos de produção de PBS, para avaliar a atividade enzimática e a estabilidade na reutilização, bem como o grau de polimerização e distribuição da massa molar dos materiais poliméricos obtidos pelo processo de síntese.
No dia 26/08/2022 o pesquisador Jeovandro Maria Beltrame defendeu sua Tese de Doutorado intitulada: “Modification of Polyesters for the Production of Nanomaterials with Biomedical Applications”
Adicionalmente, quando os poliésteres possuem insaturações estas podem ser modificadas, o que possibilita a incorporação de moléculas por ligação covalente com o viés de proporcionar uma redução na hidrofobicidade e cristalinidade dos polímeros.
No dia 25/08/2022 a pesquisadora Heloisa Ramlow defendeu sua Tese de Doutorado intitulada: “Polysilazane-derived electrospun SiCN fiber mats: characterization and application in electromagnetic field shielding and electrochemical energy storage”, cujo objetivo foi caracterizar e aplicar tapetes fibrosos de SiCN em armazenamento de energia e blindagem eletromagnética.
“Os hidrogéis são materiais poliméricos formados por uma rede tridimensional reticulada, estabelecida através de ligações covalentes ou interações não covalentes. São produzidos a partir de materiais naturais ou sintéticos, contendo de 10% a 98% de água em sua composição, gerando uma estrutura inchada, altamente porosa. Possuem a capacidade de intumescer e reter água ou fluidos, sendo aplicados a produtos higiênicos, agricultura, sistemas de liberação de drogas, vedação, produtos farmacêuticos, aplicações biomédicas, engenharia de tecidos, curativos, entre outros.
