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Nano fotocatalisadores de pentóxido de nióbio

Escrito por Tatiane Liberato   
Qui, 06 de Dezembro de 2018 16:46

NiobioUm material novo de baixo custo, que pode ser ativado com luz solar para degradação de compostos orgânicos nocivos ao meio ambiente e aos seres humanos é resultado de uma tecnologia recente desenvolvida por pesquisadores da Universidade Federal de São Carlos em parceria com a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Intitulada “Nano fotocatalisadores de pentóxido de nióbio dopados com zinco (Nb2O5:Zn) de alta atividade no visível e método de obtenção”, a patente de invenção é de autoria dos pesquisadores Francisco Guilherme Esteves Nogueira, Luis Augusto Martins Ruotolo, Jéssica Ariane de Oliveira e Mariana de Oliveira Reis da Engenharia Química (DEQ) da UFSCar e de Caue Ribeiro de Oliveira, da EMBRAPA.

 

Um semicondutor é caracterizado por bandas de valência (BV) preenchidas e bandas de condução (BC) vazias, sendo a região entre elas denominada “band gap”, ou banda proibida, onde não existem níveis de energia possíveis de serem ocupados. A absorção de fótons com energia igual ou superior à energia de “band gap” resulta na promoção de um elétron da banda de valência para a banda de condução, gerando concomitantemente uma lacuna (h+) na banda de valência. Este potencial é suficientemente positivo para gerar radicais hidroxilas (.OH) a partir de moléculas de água adsorvidas na superfície do semicondutor, que podem levar a completa degradação do composto orgânico. Dessa forma, a tecnologia pode ser aplicada em áreas como no tratamento de efluentes industriais; no tratamento de água para desinfecção; em revestimentos antibacterianos, janelas e paredes autolimpantes, dentre outras.

 

Em virtude do Brasil possuir uma das maiores reservas mundiais de nióbio, estudos promissores tem demonstrado que o óxido de nióbio (Nb2O5), dependendo do seu método de síntese, possui propriedades semelhantes ao dióxido de titânio (TiO2) – fotocatalisador clássico utilizado em diversos processos. No entanto, para que esses materiais possam ser ativos é necessário utilizar luz no comprimento de onda do ultravioleta devido ao seu elevado band gap.

 

Pensando em tudo isso, o grupo de pesquisadores – que atua há algum tempo no desenvolvimento de novos materiais com capacidade de ser fotoativado utilizando luz no comprimento de onda do visível – começou a trabalhar no desenvolvimento do óxido de nióbio (Nb2O5) modificado com zinco (Zn), visando aumentar a capacidade de absorção de luz nesta região, para que esses materiais possam ser ativados utilizando a própria luz solar, e reduzindo de forma significativa o custo de todo processo.

 

Levando cerca de dois anos para ser desenvolvida, durante as pesquisas de Jéssica de Oliveira e Mariana Reis, no Departamento de Engenharia Química da UFSCar, o diferencial desta tecnologia é justamente a diminuição no custo do processo em decorrência da possibilidade de ativação através da própria luz solar, já que a maioria dos materiais existentes no mercado atual utiliza luz ultravioleta para ser fotoativado.

 

De acordo com o inventor Francisco Nogueira, “a modificação do óxido de nióbio (Nb2O5) com zinco (Zn) se mostrou capaz de reduzir o band gap dos materiais, o que possibilitou a utilização de luz no comprimento de onda do visível para a sua ativação”, explicou. Além disso, o grupo já realizou testes de fotodegradação do ácido cafeico (resíduo orgânico encontrado em elevadas quantidades nas águas residuárias da agroindústria do café) e da rodamina B, onde foi possível obter degradação superior a 90% desses compostos.

 

No entanto, o material ainda não está disponível no mercado, porque o próximo passo dos pesquisadores é realizar um plano de negócios para a tecnologia que envolva a abertura de empresa para sua produção comercial.

 
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