SENSOR ELETROQUÍMICO E DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE TÉCNICAS MINIATURIZADAS DE PREPARO DE AMOSTRAS NA DETERMINAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS EM MATRIZES BIOLÓGICAS, DE ALIMENTOS E AMBIENTAIS.
O aumento populacional ocasionou o aumento na produção de alimentos, que necessitam no desenvolvimento de novas tecnologias para suprir essa necessidade mundial. Para controlar as pragas e doenças que podem destruir as plantações são utilizados muitos pesticidas. Torna-se, portanto, de extrema importância, o controle da quantidade utilizada desses compostos e os resíduos gerados que podem causar diversas consequências para ao homem e ao meio ambiente, devido à contaminação de solos, águas e alimentos. As técnicas voltamétricas têm apresentado bons resultados em muitas análises, pois apresentam vantagens como baixo custo, rápidez e os resíduos gerados são de toxidades menores. Para a extração desses compostos tem diversas técnicas de preparo de amostras, de acordo com as propriedades físico-química dos compostos, esse projeto tem como enfoque em realizar as extrações por QuEChERS, sendo esse método considerado como multirresíduo. Assim, este projeto tem por objetivo, desenvolver metodologias para determinação e quantificação de compostos orgânicos em matrizes biológicas empregando técnicas miniaturizadas de preparo de amostras para análises cromatográficas e voltamétricas.
Equipe ADELIR APARECIDA SACZK Coordenadora Zuy Maria Magriotis – Integrante do Projeto MATHEUS JULIEN FERREIRA BAZANA – Discente de Graduação MARIA DAS GRACAS CARDOSO – Integrante do Projeto Fabiana da Silva Félix – Integrante do Projeto NADJA GOMES ALVES – RAFAEL MACHADO FELIX DE LIMA DAIANE CÁSSIA PEREIRA ABREU – Discente de Pós-Graduação RAFAEL MACHADO FELIX DE LIMA – Discente de Pós-Graduação JULIANO ELVIS DE OLIVEIRA – Integrante do Projeto
Órgãos de Fomento; CNPq, Fapemig (bolsas)
Química Orgânica Computacional: Estudos da Estrutura Molecular
Descrição: Propõe-se o estudo da estrutura molecular de alguns compostos orgânicos, bem como das propriedades físicas e químicas dependentes de sua composição atômica e de sua estereoquímica, por meio de técnicas de Química Orgânica Computacional. A preparação de alguns compostos por meio de reações químicas e suas análises espectroscópicas (infravermelho e ressonância magnética nuclear) também serão exploradas. Sobretudo, destacam-se: a) a análise conformacional e o estudo das interações estereoeletrônicas que operam em uma molécula polifuncional; b) o estudo do efeito hiperconjugativo sobre a estabilidade conformacional e parâmetros espectroscópicos de compostos nitrogenados; c) o efeito do átomo de flúor na conformação e nas propriedades físicas e biológicas de compostos organofluorados; d) a inclusão de informação tridimensional à técnica MIA-QSAR, desenvolvida em 2005 e aprimorada desde então. Dessa forma, espera-se contribuir com o desenvolvimento da Ciência Básica, bem como capacitar recursos humanos, em nível de mestrado e doutorado, para atuarem na área de Físico-Química Orgânica.
Efeitos que controlam a conformação molecular e suas aplicações em MIA-QSAR
Descrição: A conformação molecular, ou seja, a orientação espacial dos átomos em uma molécula, que varia em função do tempo, modificando sua estrutura tridimensional, tem impacto nas propriedades macroscópicas das substâncias, tais como resistência de materiais, atividade biológica de fármacos ou agroquímicos, características óptico-eletrônicas, etc. A estabilidade conformacional é regida por interações intra e intermoleculares. Dentre as interações intramoleculares, destacam-se interações hiperconjugativas, estéricas, eletrostáticas e as ligações de hidrogênio. Por outro lado, os efeitos intermoleculares são dominados por interações entre a molécula em estudo e o meio (solvente, moléculas vizinhas, sítio ativo de enzimas, etc.). O presente projeto tem o objetivo de avaliar a influência que as principais interações intramoleculares conhecidas exercem sobre a estabilidade conformacional de algumas moléculas modelo, utilizando-se ferramentas teóricas (modelagem computacional) e experimentais (espectroscopias no infravermelho e de ressonância magnética nuclear). Em seguida, o papel da conformação como descritor molecular em QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) será avaliado, pela primeira vez, utilizando-se a técnica MIA-QSAR (MIA = Multivariate Image Analysis), a qual se baseia na correlação de propriedades macroscópicas com as projeções (imagens) moleculares em um plano bidimensional. Para que isso seja possível, as bioconformações de uma série de compostos congêneres serão obtidas por meio de docking molecular e projetadas para um espaço bidimensional. Em seguida, os descritores moleculares obtidos a partir das imagens bidimensionais serão correlacionados com as respectivas propriedades de interesse. Caso a conformação molecular melhore a performance de modelagem em relação aos critérios utilizados atualmente em MIA-QSAR (que não consideram a conformação molecular), os descritores 3D-MIA poderão ser implementados na rotina de modelagem MIA-QSAR.
Equipe
Professores: Matheus Puggina de Freitas (coordenador) Elaine Fontes Ferreira da Cunha (integrante) Teodorico de Castro Ramalho (integrante)
Discentes: Daniela Rodrigues Silva (doutorado) Laize Aparecida Ferreira Andrade (doutorado) Joyce Karoline Daré (mestrado) Francisco Antonio Martins (mestrado) Josué Mariani Silla (pós-doc)
Catalisadores Baseados em Óxidos Metálicos para Aplicação como Oxidantes de Poluentes Orgânicos
Descrição:
O interesse na área ambiental em função da preocupação com fatores climáticos e de preservação de recursos naturais atrai o interesse de vários pesquisadores e instituições em todo mundo. Dentre os diversos problemas, a preocupação com a qualidade da água motiva a procura por formas alternativas de tratamento de efluentes de vários setores da indústria.Os métodos utilizados pela maioria das indústrias (métodos biológicos) não se mostram efetivos para a remoção dos compostos orgânicos principalmente em função de suas complexas estruturas químicas e, muitas vezes, por causa de suas origens sintéticas. Outros métodos existentes, na maioria das vezes usando o tratamento biológico associado a tratamentos físicos e químicos, têm um alto custo financeiro e são geralmente aplicáveis em escala reduzida.Dentro desse contexto, o desenvolvimento de metodologias baseadas em catalisadores heterogêneos se torna interessante principalmente em virtude do baixo custo e eficiência associados, de uma forma geral, a esses processos.Esse projeto tem por objetivo principal o desenvolvimento de catalisadores heterogêneos, principalmente envolvendo óxidos metálicos, para testes na degradação de compostos orgânicos diversos. Para tal e devido à variedade de possibilidades de materiais foram inseridos estudantes de graduação e pós-graduação cujas teses, dissertações e monografias possam gerar resultados e contribuir, além da própria formação do discente, para a geração de conhecimento científico com possibilidade de publicação em periódicos internacionais, principalmente considerando as estratificações, B1, A2 e A1, da área de Ciências Agrárias I da CAPES.
Linha de Pesquisa: Ambiental
Equipe
| Participante | Categoria | Início do vínculo | Fim do vínculo |
| Paloma Aparecida Lopes | Discente- pós-graduação | 01/03/2017 | atual |
| Hana Moreira Mendes | Discente-graduação | 01/03/2017 | 01/03/2018 |
| NatâniaEstefany Rodrigues | Discente-graduação | 01/03/2017 | atual |
| Stephani Ribeiro de Jesus | Discente-graduação | 01/03/2017 | 01/02/2018 |
| Camila Ribeiro de Jesus | Discente-graduação | 01/02/2017 | 01/02/2018 |
| Adriana Maneira França | Discente- pós-graduação | 01/03/2017 | 01/08/2017 |
| Sibele Lima Bastos | Discente – graduação | 01/03/2017 | atual |
| Rosembergue Gabriel | Membro externo | 01/03/2017 | atual |
| Jairo Tronto | Docente externo | 01/03/2017 | atual |
| Frederico Garcia | Docente externo | 01/03/2017 | atual |
| Mário César Guerreiro | Docente | 01/03/2017 | atual |
| Luiz carlos Alves de Oliveira | Docente | 01/03/2017 | atual |
| Iara do rosário Guimarães Carvalho | Docente | 01/03/2017 | atual |
Auxílio:
CAPES – bolsa – 01/03/2017 UFLA – Outro auxílio financeiro – 01/03/2017 CNPq – bolsa – 01/03/2017
Prospecções bioquímicas, toxicológicas e farmacológicas
Descrição: Estudos que avaliam aspectos bioquímicos, toxicológicos e farmacológicos estão intimamente relacionados e apresentam aplicação em diversas áreas do conhecimento, sendo necessária a realização de pesquisas multidisciplinares que ampliem os conhecimentos estruturais e funcionais de diferentes compostos e/ou materiais viabilizando assim variadas aplicações para eles, como por exemplo, em dietas, em indústrias químicas, farmacêuticas e cosméticas. Nesse contexto, docentes e discentes de diversas áreas (Biólogos, farmacêuticos, nutricionistas, engenheiros de materiais, agrônomos, médicos veterinários, etc.) unem conhecimentos e habilidades prático-teóricos para a execução de diferentes trabalhos científicos visando geração de novos conhecimentos científicos e divulgação destes, formação de recursos humanos (pesquisadores, professores, discentes de graduação, discentes de pós-graduação e técnicos), além do desenvolvimento de novos processos e geração de bases sólidas para a criação de novos produtos. Dentre as prospecções realizadas pelo grupo de pesquisa, destacam-se análises de diversas propriedades, atribuídas à compostos ou materiais naturais, químicos e sintéticos, utilizando moléculas, células, tecidos, órgãos e/ou organismos vegetais, microbianos, animais e humanos (em contexto in vitro e in vivo), além de estudos complementares realizados in sílico. Em destaque, têm sido realizados pelo grupo: avaliação toxicológica e farmacológica de extratos obtidos de fungos endofíticos e de caverna, sobre células e moléculas humanas; Avaliação toxicológica, farmacológica, de composição química e bioquímica e de inibidores enzimáticos em extratos vegetais (plantas medicinais, plantas comestíveis e resíduos do processamento de vegetais), compostos vegetais isolados, peçonhas e venenos de animais, medicamentos/fitofármacos, vitaminas, agrotóxicos e resíduos industriais; desenvolvimento e ampla caracterização estrutural de materiais para uso biomédico/farmacêutico/cosmético, e avaliação de incorporação de princípios ativos naturais e sintéticos caracterizados funcionalmente. Em suma, o objetivo no presente projeto é caracterizar compostos naturais, químicos ou sintéticos com diversos objetivos: verificar toxicidade, traçar perfil farmacológico, propor formas de utilização mais adequadas ou novas utilizações, definir potencial de uso nutricional, farmacêutico, cosmético ou recomendar a descontinuidade de uso, ou ainda recomendar maior rigor na fiscalização do uso, acondicionamento, tratamento ou descarte de determinados materiais.
Equipe:
Docentes: Angelita Duarte Corrêa (DQI-UFLA) Elaine Fontes Ferreira da Cunha (DQI-UFLA) Juliana Mesquita Freire (DQI-UFLA) Larissa Fonseca Andrade Vieira (DBI-UFLA) Lisete Chamma Davide (DBI-UFLA) Luis David Solis Murgas (DMV-UFLA) Maria das Graças Cardoso (DQI-UFLA) Patrícia Gomes Cardoso (DBI-UFLA) Paulo Sergio Castilho Preté (DQI-UFLA) Raimundo Vicente de Sousa (DMV-UFLA) Teodorico de Castro Ramalho (DQI-UFLA)
Discentes de pós-graduação: Anderson Assaid Simão Daniela Aparecida Oliveira Danielle Carvalho Sant’Ana Danúbia Aparecida de Carvalho Selvati Rezende Gustavo Henrique Andrade Machado Lucilene Silva Fernandes Marcel José Palmieri Marcus Vinicius Cardoso Trento Maria Luisa Teixeira Mariana Aparecida Braga Mariana Araújo Espósito Mauro Guilherme Barros Cardoso Milene Aparecida Andrade Pedro Henrique Souza Cesar Priscilla Mirian de Souza Silva Tamara Rezende Marques Tássia Flávia Dias Castro Tatiane Silva Abreu
Discentes de graduação: André Carvalho Duarte Amanda Ribeiro Barroso Amanda Araújo Assis Amanda de Farias Ribeiro Gabriele Mesquita Andrade Mateus William de Faria Eleutério
Do resíduo ao reúso: o mecanismo da “Simbiose Industrial” para remoção de sulfurados em diesel simulado à degradação de compostos orgânicos de relevância ambiental
O objetivo maior do projeto é implementar de maneira real o conceito de sustentabilidade por meio da prática da simbiose industrial, em que o resíduo de um processo passa a ser matéria prima de um segundo setor industrial. Para tanto, as estratégias adotadas consistem em duas fases complementares que, a depender do processo aplicado podem ser invertidas. Cientes disso, essas etapas podem ser descritas como: (I) em uma delas será otimizar o aproveitamento de materiais com propriedades catalíticas. Essa potencialização poderá ser proveniente da formação de compósitos anfifílicos para utilização complementar na industria do petróleo, para remoção de contaminantes causadores de problemas ambientais como a chuva ácida e aquecimento global. Nesse contexto, a grande novidade desse catalisador é a capacidade de remover os sulfurados e nitrogenados em processos totalmente livres de solventes. Como acontece a todo catalisador, uma vez perdida sua eficiência, em detrimento a ser considerado um passivo ambiental, o material será tratado termicamente e reutilizado em um novo processo catalítico em sistemas aquosos para remoção de compostos de relevância ambiental. Nesta etapa (II), o enxofre removido no processo anterior terá função de otimizar o processo catalítico, criando um microambiente ideal para os denominados Processos Oxidativos Avançados ocorram com a maior efetividade possível. Por outro lado, o catalisador envenenado pode ainda ter uma segunda aplicação dentro do conceito de economia circular, comportando-se agora como um material adsorvente para elementos-traço e poluentes orgânicos persistentes ou emergentes. Como iniciais pode-se incluir: óxidos de ferro em suas mais diversas estrururas, configurados de forma mássica ou suportados, potencializados pela substituição isomórfica ou pela formação de óxidos mistos. Além desses, estruturas lamelares de aluminossilicatos e hidróxidos duplos, em sua conformação natural ou modificada pela presença de pilares ou exfoliação, acrescidos de fases ativas redox e fotossensíveis estão como objeto de estudo. Ainda, é uma preocupação do grupo aliar ao ciclo da simbiose industrial, cadeias poliméricas orgânicas, quer sejam sua aplicação como fonte carbonácea para hidrofobização de materiais, quer para fortalecimento da atividade redox de semicondutores. Compósitos híbridos orgânico-inorgânicos também são propósito para síntese de catalisadores nanoestruturados, em que polímeros orgânicos, como a quitosana, já vêm mostrando potencialidade. Nesse sentido, um outro seguimento estudo aproveitamento de biocoagulantes poliméricos para clarificação, remoção de compostos orgânicos e elementos traço em água simulada. Dessa forma, dentro dos princípios fortemente pregados da Química Verde, existe a agregação e eficiência atômica. Anexo ainda aos 12 princípios norteadores dessa ciência do meio ambiente, é visível ainda a minimização dos resíduos gerados, já que o refugo de um primeiro processo, por exemplo, de degradação torna-se o material com elevada eficiência do segundo sistema, quem sabe de um terceiro…. Paralelamente à demanda ambiental atendida pelo procedimento aqui proposto, ressalta-se que os materiais utilizados podem ser obtidos de resíduos da indústria de mineração, do agronegócio, fomentando um sólido apelo econômico e tecnológico.
| Participantes | Alice Liberato Ribeiro Sales |
| Iara Do Rosário Guimarães | Leydiane De Oliveira Pereira |
| Mário César Guerreiro | Maria Eduarda Resende Luiz |
| Jonas Leal Neto | Giovana Azevedo Ferreira |
| Márcio Pozzobon Pedroso | Camila Marcal Cavalcante |
| Leticia Fagundes Pereira | Thais Fernandes Moratta |
| Aline Aparecida Caetano | Aline Da Assuncao Guimaraes |
| André Geraldo Nogueira Barbosa | Nayra Maria De Abreu Piva |
| Pricila Maria Batista Chagas |
Encapsulamento Molecular de Compostos de Interesse
As ciclodextrinas são polímeros cíclicos de glicose que possuem a capacidade de complexar moléculas em sua cavidade e, dessa forma, modular a atividade desses compostos. Dessa forma, a incorporação de substâncias que tenham alguma aplicação biológica pode melhorar suas características físico-químicas e produzir tecnologia de alta performance. Nos trabalhos desenvolvidos nesse projeto serão obtidos complexos de inclusão entre moléculas que tem aplicações diversas como fármacos, agroquímicos, hormônios, óleos essenciais e extratos para aplicação em cosméticos. Os principais benefícios esperados são um aumento na solubilidade aquosa dessas moléculas, o que deve melhorar sua biodisponibilidade. Além disso, devem promover uma liberação mais lenta do princípio ativo, evitando várias aplicações do produto. Modificações químicas da ciclodextrina também serão realizadas a partir da incorporação deste carreador em uma matriz inorgânica como a sílica. Este material híbrido deverá apresentar então outras aplicações além da formação de complexos de inclusão. Será testada a capacidade de adsorção de corantes (azul de metileno e a rodamina) e moléculas orgânicas (hormônio esteroide) neste material, que poderá ser usado em sistemas de tratamento de águas residuais. O desenvolvimento do projeto contará com a participação de alunos de pós-graduação e iniciação científica, levando a produção de teses, resumos, artigos e patentes.Várias colaborações dentro e fora do Departamento, assim como de outras instituições nacionais e estrangeiras devem fazer com que os resultados sejam consistentes. Dessa forma, espera-se contribuir para o desenvolvimento das linhas de pesquisa do Departamento de Química da UFLA, gerando recursos humanos na área de nanotecnologia.
Equipe
Luciana de Matos Alves Pinto – Coordenadora
Sérgio Scherrer Tomasi – professor colaborador DQI
Silvana Marcussi– professor colaborador DQI
Juliana Mesquita Freire – professor colaborador DQI
Leonardo Fernandes Fraceto– professor colaborador externo (UNESP/Sorocaba)
Carlos Jaime – professor colaborador externo (Universidade Aberta de Barcelona)
Lucas Bragança de Carvalho – Doutorado
Adneia de Fátima de Abreu Venceslau – Doutorado
Lucimara Nazaré Silva Botelho Martins – Doutorado
Tatiane Silva de Abreu – Doutorado
Aline de Fátima Silva – ICe monografia
Lilian Aparecida ZampieriBenedick – IC e monografia
Matheus Henrique da Silva – IC
Financiadores
Fapemig – bolsa de doutorado sanduíche de Lucas Bragança de Carvalho, projeto Universal submetido
CAPES e CNPq – bolsas de doutorado e iniciação científica
Fapesp – projeto temático submetido
ATIVADORES DA GLUCOQUINASE: UMA ABORDAGEM PARA DETERMINAR A RELAÇÃO ENTRE A ESTRUTURA QUÍMICA E A ATIVIDADE BIOLÓGICA
Descrição:
O diabetes é um grupo de doenças metabólicas caracterizadas porhiperglicemia e associadas a complicações, disfunções e insuficiência de vários órgãos,especialmente olhos, rins, nervos, cérebro, coração e vasos sanguíneos. Ele pode ser resultado de defeitos de secreção e/ou ação da insulina envolvendo processos patogênicosespecíficos, por exemplo, destruição das células beta do pâncreas (produtoras deinsulina), resistência à ação da insulina, distúrbios da secreção da insulina, entreoutros. O diabetes mellitus tipo 2 é o tipo de diabetes de maior ocorrência, sendo caracterizado pela hiperglicemia. Essa doença está se tornando cada vez mais frequente, como resultado do aumento dos níveis de obesidade populacional. Esta pode ser controlada inicialmente com atividades físicas regulares e boa alimentação, porém em muitos casos há necessidade do uso de medicamentos.
Apesar de muitas opções de medicamentos contra diabetes mellitus tipo 2, o uso eficaz de um único medicamento por um longo período é difícil, sendo então necessária a descoberta de novos medicamentos mais eficazes do que os já existentes. Neste intuito, a enzima Glucoquinase apresenta um alvo atraente para as terapias do diabetes tipo 2, pois desempenha um papel crítico no controle da glicose através de suas ações em múltiplos órgãos. Portanto, a ativação desta enzima, através de ativadores glucoquinase (AGQ) é uma nova estratégia terapêutica para o tratamento da Diabetes mellitus tipo 2.
O presente trabalho tem como objetivo estudar uma série de compostos AGQ frente a aplicação de estudos de QSAR 4D, visando a substituição de grupos em locais específicos, a fim de potencializar a atividade biológica destes compostos frente a enzima glucoquinase. Os estudos de QSAR fazem parte do ramo que chamamos de química medicinal computacional, que engloba o planejamento racional de novas substâncias bioativas.
Linha de Pesquisa: Química Computacional
Equipe:
| Marco Antônio de Mecenas Filho | Agroquímica | CAPES | Mestrado |
| Daniel Polisel | Agroquímica | CNPq | Mestrado |
| Flávia V. Soares | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
| Silviana Corrêa | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
| Ítalo Antônio Fernandes | Agroquímica | – | Doutorado |
| Tamiris Maria de Assis | Agroquímica | FAPEMIG | Doutorado |
| Letícia Cristina de Assis | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
| Alexandre Alves de Castro | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
Financiadores: FAPEMIG
QSAR DEPENDENTE DO RECEPTOR PARA MODELARINTERAÇÕES ENTRE DERIVADOS HETEROARIL E GLUCOQUINASE
O Diabetes Mellitus (DM) é uma desordem crônica resultante de altas concentrações de glicose no sangue devido a falta absoluta ou relativa de insulina. Essa patologia é dividida em quatro classes clínicas: diabetes tipo 1, diabetes tipo 2, diabetes gestacional e outros tipos específicos. Dentre essas classes, o diabetes tipo 2representa a forma mais comum de diabetes (cerca de 90%) [SANTOS, I.C.R.V. et al, Rev. Bras. Saude Mater. Infant. v.8 no.4. 2008].
O Diabetes tipo 2, normalmente se desenvolve na fase adulta e está associado a obesidade, portanto a base do tratamento consiste na mudança de estilo de vida, praticando atividades físicas e realizando uma boa alimentação. Contudo, com a progressão da doença é necessário o uso de medicamentos hipoglicemiantes. Existem vários tipos de medicamentos com esta finalidade no mercado, porém nenhum deles é capaz de alcançar o controle glicêmico por longo tempo, além de alguns mostrarem efeitos colaterais.
A enzima glucoquinase catalisa o passo inicial para a glicólise e tem papel essencial na regulação dos níveis de glicose plasmática. Ela possui um sítio alostérico onde sabe-se que, quando certas moléculas estão ligadas a ele, a sua afinidade pela glicose é aumentada. Estas moléculas são denominadas ativadores glucoquinase.
O processo de descoberta de novos fármacos é complexo, longo e de alto custo. É de caráter multidisciplinar e engloba áreas como a farmacologia, bioquímica, química orgânica e computacional. Neste processo a química computacional destaca-se pelo baixo custo e menor tempo, quando comparado a métodos experimentais. Dentre os métodos computacionais mais utilizados no planejamento racional, se encontra o estudo da correlação quantitativa estrutura-atividade, um método que correlaciona informações estruturais com a atividade biológica dos compostos através de descritores moleculares.
Neste trabalho, procura-se determinar quantitativamente a influência de descritores estruturais na atividade de derivados heteroaril como ativadores da proteína glucoquinase, a partir da aplicação de estudos de QSAR. Além disso, pretende-se propor novos protótipos para síntese e avaliação farmacológica como possíveis inibidores da glucoquinase.
Linha de Pesquisa: Química Computacional
Equipe:
| Maria Augusta Lanza de Sá e Melo Marques | Licenciatura em Química | PIBIC-CNPq | IC |
| Felipe de Carvalho Pires | Licenciatura em Química | PIBIC-CNPq | IC |
| Daniel Polisel | Agroquímica | CNPq | Mestrado |
| Flávia V. Soares | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
| Silviana Corrêa | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
| Ítalo Antônio Fernandes | Agroquímica | – | Doutorado |
| Alexandre Alves de Castro | Agroquímica | CAPES | Doutorado |
| Kelvyn Brito | Jun/2017-maio/2018 | CNPq | Pós-Doc |
Financiadores: CNPq
Uso de subprodutos da agroindústria na preparação de materiais de interesse tecnológico
O projeto visa o desenvolvimento de novos materiais que possam ser utilizados em diferentes processos de remediação ambiental. A partir de resíduos e subprodutos agroindustriais como: serragem de madeira (candeia, eucalipto, pinus), celulose, lignina, quitina, alcatrão, glicerina, bagaço de cana-de-açúcar, etc serão preparados materiais de interesse tecnológico. A lignina, subproduto da indústria de papel, juntamente com celulose nanofibrilada e quitina (resíduo da indústria de pescados) dentre outros polímeros naturais, serão utilizadas na preparação de filmes biodegradáveis com propriedades antioxidantes, para aplicações como embalagem de alimentos. Além disso, esses materiais, serão testados na preparação de catalisadores/adsorventes sólidos (magnéticos ou não) que serão utilizados em reações de descoloração de efluentes contendo corantes, em reações de hidrólise de celulose para produção de glicose, na degradação de ácido ferúlico, na degradação de 2,4-diclorofenol dentre outros contaminantes. A partir de resíduos da agroindústria serão preparados carvões ativados (por diferentes métodos) e biochar que também serão utilizados como adsorventes e suporte para catalisadores sólidos com aplicações na área de remediação de solos e efluentes líquidos. A lignina e a celulose nanofibrilada serão utilizadas no desenvolvimento de fertilizantes (NPK, MAP) de liberação lenta. Os fertilizantes serão reforçados com esses materiais para controle da liberação de seus ativos. Serão testados vários métodos de encapsulamento como spray e imerssão. Também serão desenvolvidas metodologias de produção de glicose (para produção de etanol de segunda geração) a partir de biomassa vegetal (resíduos de madeira, bagaço de cana-de-açúcar, etc.) utilizando os princípios da química verde.
Equipe:
| Nome | |
| Alexandre Nunes Lourenço | Graduação |
| Caio Guilherme Sales Ferreira | Graduação |
| Camila Marra Abras | Pós-Graduação/Mestrado |
| Cassia Soares Pereira | Graduação |
| Evanise Silva Penido | Pós-Graduação/Doutorado |
| Gislleny Lima Rêgo | Pós-Graduação/Mestrado |
| Jackeline Rafaela Pedroso | Pós-Graduação/Mestrado |
| Janaína Alves Carvalho | Pós-Graduação/Doutorado |
| Karina Aparecida dos Santos Cruz | Graduação |
| Lidiane Costa Lima | Pós-Graduação/Doutorado |
| Matheus Felipe Freire Pego | Pós-Graduação/Doutorado |
| Mayara de Souza Miranda | Pós-Graduação/Doutorado |
| Nayara Tamires da Silva Carvalho | Pós-Graduação/Mestrado |
| Samantha Christina Rodrigues | Pós-Graduação/Mestrado |
| Tatiane Antunes da Silva | Pós-Graduação/Doutorado |
| Wendell Rangel Queiroz de Souza | Pós-Graduação/Mestrado |
Energia de biomassa: produção e aproveitamento de seus resíduos
A produção mundial de combustíveis de origem fóssil tem contribuído significativamente para o aumento dos problemas ambientais que afligem a sociedade moderna. Necessidades como racionalização de formas de utilização de energias não renováveis, aprimoramento de processos de produção industrial e desenvolvimento de métodos de obtenção de produtos com impacto menos agressivo ao meio ambiente têm incentivado diversos estudos. Um dos grandes desafios deste século é a geração de energia e o desenvolvimento sustentável. A matriz energética mundial centrada nos combustíveis fósseis vem contribuindo para as grandes mudanças climáticas. Os efeitos destas acentuam a necessidade da busca de uma transição para o uso de fontes de energia renováveis. Nesse cenário, destaca-se a produção do biodiesel, que é uma alternativa viável, em termos de combustível renovável.Atualmente, produção de biodiesel é por meio de um processo catalítico homogêneo. Porém estes catalisadores são associados à problemas de corrosão de equipamentos, além de dificultarem a separação dos produtos, aumentando o custo do produto final. Desta forma, novas rotas para a obtenção deste biocombustível tornam-se importantes para o processo, principalmente quando se tem óleos vegetais com altos teores de ácidos graxos livres.O emprego de catalisadores heterogêneos tem trazido algumas vantagens uma vez que facilitam a separação do catalisador dos produtos, permitindo a sua regeneração e reutilização, diminuem a corrosão dos reatores, evitam o descarte dos lodos ácidos no meio ambiente e diminuem o risco de manipulação de grandes quantidades de ácidos líquidos o que os caracterizam como ambientalmente “amigáveis” ou “corretos”.Desta forma, o interesse em pesquisas envolvendo o desenvolvimento de novos sólidos que possam vir a ser usados como catalisadores heterogêneos eficientes para a produção de biodiesel vem aumentando. Além disso, o processo de produção do biodiesel é responsável pela formação de dois produtos: o biodiesel e a glicerina; além de coprodutos como as tortas que podem constituir outras fontes de energia.No Brasil, o setor agrícola é um dos destaques da economia. Assim, a disponibilidade de biomassas residuais é considerável, uma vez que o sistema agroindustrial gera resíduos que devem ter um destino adequado e um deles pode ser a conversão térmica para a geração de biocombustíveis e biocarvão. Assim aplicações, tratamento e a destinação final de resíduos orgânicos, surge como uma fonte alternativa para o aproveitamento destes coprodutos por meio de conversão térmica, minimizando o impacto ambiental que seria causado pelo descarte destes resíduos, podendo ser, portanto, outra grande fonte geradora de energia e de produtos de considerável valor econômico, já que o controle de alguns parâmetros da pirólise resulta em diferentes produtos, como materiais sólidos e líquidos que podem ter variadas aplicações. O interesse no processamento de biomassas residuais para produção de energia vem aumentando no mundo, com o surgimento das biorrefinarias. Segundo especialistas estas podem ser a indústria chave do século 21. Assim, busca-se, por meio deste projeto, preparar catalisadores ácidos heterogêneos eficientes que possam vir a serem usados nas reações de transesterificação/esterificação para a produção de biodiesel, bem como estudar a pirólise rápida de biomassas para a obtenção de produtos, com maior valor agregado comercial e energético como o bio-óleo e o biocarvão, contribuindo para a redução da dependência de derivados fósseis e reduzindo, consequentemente, o impacto ambiental. Além disso, o biocarvão será testado para remoção de efluentes de mineração. Para atingir estes objetivos foram inseridos na equipe do projeto todos os orientados de pós-graduação (mestrado e doutorado) e de graduação para a execução das pesquisas e assim gerar teses, dissertações e trabalhos de conclusão de curso. Os resultados obtidos serão divulgados em periódicos especializados (priorizando os periódicos estratificados em A1, A2 e B1 em língua inglesa para aumentar a visibilidade dos resultados) e eventos técnico-científicos nacionais e internacionais. Uma das metas desse projeto é contribuir para o desenvolvimento energético do país, promovendo a competitividade da cadeia produtiva do biodiesel.
| Nome | Categoria | Início do vínculo |
| Zuy Maria Magriotis (Coordenadora do Projeto | Docente | 01/03/2013 |
| Adelir Aparecida Saczk | Docente | 01/03/2013 |
| RísiaMagriotisPapini | Docente Externo | 01/03/2013 |
| Ana Paula Andrade Gândara | Discente – Mestrado | 01/03/2017 |
| Bruna Gonçalves Rabello | Discente – Mestrado | 01/03/2018 |
| Carla Rhaira Teófilo | Discente – Mestrado | 01/03/2017 |
| Débora da Silva Maculan Fernandes | Discente – Doutorado | 01/03/2015 |
| Éder de Freitas Barbosa | Discente – Mestrado | 01/03/2016 |
| Isabella Marques Gonçalves de Souza | Discente – Mestrado | 01/03/2018 |
| Ricardo Felipe Resende | Discente – Doutorado | 01/03/2013 |
| Ana Cláudia TempestaBaratti | Discente graduação | 01/03/2014 |
| Clara Vilela Weikert | Discente graduação | 01/08/2015 |
| João Paulo GonçalvesMartins | Discente graduação | 01/03/2015 |
| ThaynáFaria Belo Silva | Discente graduação | 01/08/2017 |
Financiadores
| Nome | Natureza do Financiamento | Início Financiamento |
| CNPq | Auxílio financeiro e bolsas | 07/11/2012 |
| FAPEMIG | Auxílio financeiro e bolsas | 14/02/2013 |
| CAPES | Bolsas | 01/03/2013 |
DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES REDOX E ÁCIDO-BASE EMPREGANDO-SE MATERIAIS A BASE DE FERRO: TRANSFORMAÇÃO CATALÍTICA DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
Recentemente, muitos estudos têm sido direcionados à investigação de diferentes óxidos de ferro parcialmente modificados para geração de radicais em reações Fenton heterogêneas, sobretudo aqueles que apresentam apenas Fe3+ em sua estrutura, como a goethita (alfa-FeOOH ), hematita (alfa-Fe2O3), akaganeíta (beta-FeOOH) e outros. A utilização de óxidos metálicos modificados como catalisadores é atraente principalmente devido à atividade apresentada pelo material após a modificação do óxido. Para tanto, diferentes estratégias de síntese são testadas, tais como: precipitação em meio modificado, uso de meios não aquosos ou o uso de direcionadores. Após a obtenção dos materiais, são caracterizados e testados quanto a atividade catalítica em reações de oxidação de moléculas modelo de contaminantes orgânicos, testes dos materiais na oxidação catalítica de substâncias orgânicas a produtos oxigenados de maior valor agregado e testes como catalisadores em reações do tipo ácido-base em reações de conversão de materiais provenientes da agroindústria. Reações de oxidação são fundamentais na área de síntese orgânica e a demanda por novos métodos de oxidação seletiva e sob condições brandas ainda é um grande desafio. Além disso, os processos oxidativos têm sido amplamente estudados para mitigação de problemas ambientais. Os problemas ambientais enfrentados pela sociedade, normalmente, estão relacionados ao descarte inadequado de efluentes contento elevada taxa de contaminantes orgânicos e substâncias recalcitrantes. Dentre os motivos de preocupação, se destacam a contaminação das águas superficiais e subterrâneas e a elevação das emissões de gases de efeito estufa. Muitos compostos orgânicos são considerados potenciais contaminantes de águas naturais em razão da sua elevada toxidez, difícil degradação natural e, portanto, elevada persistência. A remoção ou destruição de contaminantes orgânicos presentes em efluentes sempre constituiu um sério problema para o setor produtivo, muitos estudos têm sido realizados visando a busca de novos métodos que permitam minimizar os impactos gerados. Assim, o desenvolvimento de novos materiais com propriedades redoxes que possam ser empregados como catalisadores em reações de oxidação são de grande importância científica. Entre os métodos empregados para mitigação de problemas ambientais causados por contaminação com substâncias tóxicas destacam-se os processos oxidativos avançados (POAs). É sabido que o peróxido de hidrogênio se decompõe cataliticamente na presença metais, tais como: Fe, Cr, Co, Cu, Ni e seus óxidos, gerando radicais hidroxila, altamente reativo frente a substâncias orgânicas. Dentro desse contexto, muitos pesquisadores têm desenvolvido diversos trabalhos utilizando uma grande variedade de materiais como catalisadores em presença de H2O2, mostrando que os POAs são altamente eficientes na oxidação de uma infinidade de substâncias orgânicas em meio aquoso. Com relação aos catalisadores, as propriedades superficiais, como acidez ou basicidade e propriedades redox, desempenham papel singular em reações catalíticas de oxidação seletiva. A acidez e basicidade de superfície podem ser mensuradas com bastante confiabilidade pela reação com isopropanol. Esse álcool é submetido a uma reação de desidratação a propileno e diisopropileter sobre sítios ácidos do catalisador, enquanto reações de desidrogenação, que culminarão com a formação de cetonas, são predominantes em sítios básicos. Um grande número de catalisadores têm sido descrito na literatura, com atenção centrada para catalisadores baseados em metais nobres ou catalisadores bimetálicos. Alguns trabalhos mencionam um papel importante de sítios de ferro na atividade de mono-oxigenases. Fundamentados nesse comportamento, uma corrente da catálise acredita que catalisadores sólidos contendo centros de ferro podem ser promissores na oxidação seletiva de metano desde que apresentem configuração estrutural propícia. Síntese de óxidos de ferro (fase goethita, akaganeíta, magnetita, magmetia e hematita) por diferentes estratégias; Síntese do óxido de ferro modificados por dopagem ou impregnação, tais como s óxidos pela introdução de boro, cobre, níquel; Caracterizar as fases de ferro obtidas; Por fim, esses materiais serão ainda aplicados em reações de oxidação de compostos orgânicos modelo.
Equipe:
Pesquisadores:
Iara do Rosário Guimarães Carvalho (UFLA)
Jonas Leal Neto (UFLA)
Cleber Paulo Andrada Anconi (UFLA)
Luiz Carlos Alves de Oliveira (UFMG)
Cínthia Soares de Castro (UFMG)
Adilson Candido da Silva (UFOP)
Patterson Patricio de Souza (CEFET-MG)
Patricia Patricio (CEFET-MG)
Marcio Cesar Pereira (UFVJM- Tófilo Otoni – MG)
Discentes Doutorado:
ALINE MARQUES MESQUITA
FLAVIO VIEIRA MARTINS DE ALMEIDA
MOZARTE SANTOS SANTANA
LARISSA EMILLY DAS CHAGAS PEREIRA
Discentes Mestrado:
AMANDA CAROLINA SOUZA ANDRADA ANCONI
ESTER VILELA MIRANDA
JULIA COSTA FERRAZANI
MARCELA DUARTE MENDES
REGIS VINICIUS ALVES DE ABREU
SHIRLEY HELLEN VALERIO
STEFANIA LIMA VIEIRA
Discentes IC:
RAFAEL PEREIRA ALVES PIBIC/UFLA (IC) 01/03/2018 a 28/02/2019
AMANDA STHEFANY SILVA PIBIC/UFLA (IC) 01/08/2017 a 31/07/2018
MARIA TEREZA PALHARES REZENDE PIBIC/FAPEMIG (IC) 01/03/2018 a 28/02/2019
BARBARA RODRIGUES DE SOUZA E LIMA PIVIC (IC) 01/09/2017 a 31/08/2018