Desenvolvimento de nanomateriais superparamagnéticos funcionais para uma química sustentável

• Autor(a) principal: Zuin, André
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-06092012-131954/
• topic: Ciências dos materiais; Eletron microscopy; Green chemistry; Inorganic synthesis; Materials sciences; Microscopia eletrônica; Nanotechnology; Nanotecnologia; Química verde; Síntese inorgânica

Através do uso de reagentes ambientalmente corretos, foram desenvolvidos métodos mais simples que os tradicionais para obtenção de diversos tipos de nanopartículas de magnetita (MagNP) funcionalizadas. Em todos os casos foi confirmado um comportamento superparamagnético consistente com a presença de monodomínios magnéticos de Fe3O4, com diâmetros médios de partícula inferiores a 100 nm, além de histerese nula acima de 280 K, Tb=90K em H=500 Oe e magnetização de saturação em torno de 90 emu g-1. Os métodos de síntese das MagNP foram conduzidos em solventes derivados do biodiesel de soja/mamona, em substituição ao insumos importados, permitindo uma redução significativa nos custos de produção desse tipo de nanomaterial, e viabilizando sua produção em larga escala. Os nanomateriais foram voltados inicialmente para captura, separação e reciclagem de insumos e produtos químicos, incluindo poluentes, catalisadores e enzimas, utilizando ímãs externos. Os procedimentos desenvolvidos proporcionaram uma alternativa verde para os processos convencionais que fazem uso extensivo de solventes, geram muito descarte, e utilizam processos com alta demanda de energia, como centrifugação, extração por solventes e filtração sob altas pressões. As MagNP foram especialmente projetadas para serem dispersas em diversos meios polares e apolares, de acordo com o tipo de funcionalização química na superfície, utilizando principalmente moléculas orgânicas anfifílicas capazes de se ligar na superfície do Fe3O4 por meio de grupos polares, e com matrizes carbonáceas por meio de interações hidrofóbicas. Dessa forma foram gerados novos nanomateriais superparamagnéticos incorporando diversos tipos de matrizes que foram testadas para a remoção de óleo e de compostos orgânicos responsáveis por odores e cores indesejadas em efluentes industriais, bem como para a captura, transporte, recuperação, análise de espécies metálicas ou orgânicas. Foram testadas janelas ópticas e displays nos quais a intensidade de luz transmitida ou refletida pode ser modulada com ímãs externos. O projeto, financiado pela PETROBRÁS contemplou ainda outras aplicações sigilosas, que foram omitidas desta tese. Seu andamento abriu uma importante janela em prol da sustentabilidade, levando ao início do desenvolvimento no Laboratório, da nanomagneto-hidrometalurgia verde para obtenção e reciclagem de metais estratégicos, e de trabalhos de despoluição magnética de ambientes contaminados.