Programa de Pós-Graduação em Química
Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade

Linhas de Pesquisa

 

Este programa é construído sobre uma única área de concentração, denominada Ciências da Sustentabilidade, visando promover a interdisciplinaridade típica dessa área através de cinco linhas de pesquisa: 

(1) Desenvolvimento e Aplicações de Materiais Sustentáveis. 

(2) Desenvolvimento de Moléculas Bioativas, Ótica Biomédica e Biossensores. 

(3) Energia e Sustentabilidade. 

(4) Engenharia de Processos e Controle Ambiental. 

(5) Ciências Moleculares da Sustentabilidade.

 

Conheça os docentes vinculados às linhas de pesquisa do PPGQ-CTS (atualizado em 14/12/2020).  

 

DESCRIÇÃO DAS LINHAS DE PESQUISA

 

(1) Desenvolvimento e Aplicações de Materiais Sustentáveis

O desenvolvimento de materiais com propriedades aprimoradas e economicamente viáveis, produzidos por métodos que envolvam menor impacto ambiental é um tema importante dentro da ciência da sustentabilidade. A proposta desta linha é desenvolver métodos ambientalmente compatíveis de preparação, modificação e de processamento de materiais em diversas escalas (nanoscópica, mesoscópica e macroscópica) com propriedades diferenciadas e que envolvam menor gasto energético. Além disso, o estudo da otimização da relação entre composição, estrutura, propriedade e desempenho de materiais avançados será realizado visando entender, prever e controlar suas propriedades e aplicações. Esta linha conta com a participação vários docentes que contribuem para o desenvolvimento dos projetos temáticos sumarizados abaixo.

  1. Preparação, modificação e processamento de novos materiais: preparação, modificação e processamento de materiais (polímeros, cerâmicas, metais, compósitos, híbridos), usando estratégias ambientalmente compatíveis e que levem a produção de materiais com propriedades aprimoradas.
  2. Estudo de nanomateriais para sustentabilidade: preparação, estudos estruturais e desenvolvimento de aplicações de materiais na escala nanométrica (nanotubos, materiais nanoporosos, filmes finos nanoestruturados, nanopartículas).
  3. Estrutura e propriedades de materiais avançados: otimização de propriedades (elétricas, mecânicas, óticas, magnéticas e outras) a partir da investigação da relação direta entre a estrutura e as propriedades macroscópicas dos materiais.

 

(2) Desenvolvimento de Moléculas Bioativas, Ótica Biomédica e Biossensores

Os estudos direcionados ao desenvolvimento de fármacos, ótica biomédica e biossensores para o controle e tratamento de doenças de alto impacto na saúde pública, como as doenças cardiovasculares, neoplasias e as doenças negligenciadas são importantes para o desenvolvimento social e econômico sustentável em países emergentes. No Brasil, a situação é preocupante diante da prevalência expressiva e do baixo investimento em pesquisa e desenvolvimento no setor de fármacos, medicamentos e correlatos. Esta linha de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de moléculas bioativas, óptica biomédica e biossensores para o tratamento dessas doenças contribuindo para a condução da Política Nacional de Saúde e a promoção do bem social e econômico do país. Esta linha conta com a participação vários docentes que contribuem para o desenvolvimento dos projetos temáticos sumarizados abaixo.

  1. Prospecção de moléculas bioativas e estudos de bioatividade: busca de moléculas com atividade biológica relevante. As fontes de busca e inspiração incluem a biodiversidade brasileira, programas de modelagem molecular e o planejamento sintético dirigido de derivados e produtos não-naturais. Todo o trabalho realizado estará ligado aos estudos de bioatividade primária e secundária de compostos naturais e sintéticos.
  2. Utilização da Luz em diagnóstico de doenças e desenvolvimento de fotossensibilizadores: a luz na sua forma incoerente ou coerente é uma ferramenta interessante cujas propriedades podem ser aplicadas em técnicas de diagnóstico de doenças por meio da caracterização de fluidos corporais e na terapia quando associada a um fotossensibilizador.
  3. Sensores eletroquímicos e óticos aplicados ao estudo de moléculas bioativas: técnicas eletroquímicas e óticas são ferramentas eficientes para a elucidação de mecanismos de ação de moléculas bioativas, pois possibilitam a compreensão dos parâmetros físico-químicos fundamentais que determinam as interações entre a molécula bioativa e seu receptor. Tais técnicas podem ser associadas ao desenvolvimento de biossensores e a construção de modelos de biointerfaces.

 

(3) Energia e Sustentabilidade

Atualmente, há um forte apelo mundial na alteração das matrizes energéticas devido aos impactos ambientais provenientes basicamente dos combustíveis fósseis. Este fato tem alavancado o desenvolvimento de tecnologias visando o uso racional e eficiente das várias formas de energia geradas a partir das fontes não renováveis. Políticas externas e tratados, como o Protocolo de Kyoto, têm incentivado a busca por energias limpas, motivando o desenvolvimento de tecnologias viáveis para geração e armazenamento de energia com menor impacto ambiental. No âmbito das fontes renováveis, na qual o Brasil apresenta pioneirismo e relevância no cenário mundial, pretende-se desenvolver estudos na área de biocombustíveis, tanto na produção como no aproveitamento de subprodutos oriundos desse processo e, também, estudar outras fontes emergentes abundantes no país e pouco exploradas ainda. No campo das fontes de energia não renováveis, visa-se desenvolver tecnologias que diminuam o impacto ambiental, aumentem a eficiência do uso deste tipo de recurso e diminuam a geração de resíduos. Outro ponto importante focaliza o estudo de fontes de energia autônomas para uso em dispositivos portáteis. Esta linha conta com a participação vários docentes que contribuem para o desenvolvimento dos projetos temáticos sumarizados abaixo.

  1. Energia de fontes renováveis: desenvolvimento de sistemas de geração de energia a partir de conversão de biomassa, energia solar, produção de hidrogênio, biodiesel, bioetanol e biogás.
  2. Energia de fontes não renováveis: aprimoramento de processos de obtenção de combustíveis a partir de reações catalíticas, hidrocraqueamento, isomerização de frações do petróleo e reforma de hidrocarbonetos
  3. Armazenamento de energia: desenvolvimento de componentes de fontes de energias autônomas, especialmente baterias de íon lítio, para uso em equipamentos portáteis.

 

(4) Engenharia de Processos e Controle Ambiental

A perturbação e o desequilíbrio do ambiente provocados pela interferência humana (emissão de poluentes pelas atividades industriais, uso inadequado dos recursos naturais, etc.) constituem um dos problemas de maior relevância para o desenvolvimento sustentável da sociedade contemporânea. A linha de pesquisa visa a proposição de soluções tecnológicas que minimizem o impacto ambiental, envolvendo o estudo de processos, máquinas e equipamentos industriais ambientalmente compatíveis, além de métodos de remediação de águas e solos contaminados. Outro aspecto importante é o controle ambiental através do estudo de indicadores de qualidade e instrumentação analítica. Esta linha conta com a participação vários docentes que contribuem para o desenvolvimento dos projetos temáticos sumarizados abaixo.

  1. Estudo de processos, máquinas e equipamentos industriais ambientalmente compatíveis: desenvolvimento de processos, máquinas, componentes e equipamentos que sejam ambientalmente compatíveis, sem prejuízo de eficiência, e economicamente viáveis.
  2. Processos para o tratamento de rejeitos industriais e remediação de áreas contaminadas: estudo e desenvolvimento de processos químicos, físicos, eletroquímicos, fotoquímicos e biológicos para o tratamento de efluentes industriais e remediação de matrizes ambientais contaminadas.
  3. Estudo de indicadores de qualidade em matrizes ambientais: estudo de indicadores de qualidade para diferentes matrizes ambientais, tais como solos, águas subterrâneas, sedimentos e corpos d’águas superficiais, decorrente do descarte inadequado de diversos tipos de resíduos no meio ambiente.
  4. Desenvolvimento de instrumentação analítica e processos bioanalíticos: estudo de métodos e instrumentos analíticos, que visem redução na geração de resíduos e gasto energético somados à melhoria na eficiência, precisão, sensibilidade, reprodutibilidade e velocidade experimental aliando, ainda, a substituição de reagentes tóxicos, miniaturização de dispositivos e automação.

 

(5) Ciências Moleculares da Sustentabilidade

O domínio dos princípios fundamentais da química e da física colabora para o desenvolvimento de novas tecnologias, o entendimento do equilíbrio ambiental e a manutenção da vida no planeta. Desta forma, temas de pesquisas que abarcam estes conceitos básicos contribuem para a Ciência da Sustentabilidade. Esta linha visa agregar conhecimentos básicos de química e de física e associá-los a aspectos estruturais, reacionais e funcionais da matéria e suas transformações, incluindo estudos de sistemas naturais em escalas moleculares, atômicas, nucleares e de partículas elementares. A natureza e propriedades da matéria serão desvendadas através da investigação de sua interação com diferentes radiações, as quais normalmente variam conforme o ambiente em questão. Cálculos computacionais e estudos teóricos com métodos interativos visando o estudo de fenômenos químicos e físicos serão efetuados a fim de se prever, a priori, se o sistema alvo possuirá ou não as propriedades desejadas, poupando-se tempo, mão-de-obra, reagentes, insumos e outros.  Esta linha conta com a participação de docentes que contribuem para o desenvolvimento dos projetos temáticos sumarizados abaixo.

  1. Métodos computacionais aplicados à estrutura e transformação da matéria:  uso de ferramentas computacionais (cálculos ab initio, dinâmica molecular) para a compreensão das relações entre estrutura e propriedade da matéria que, associadas ao próprio método científico experimental, permitem seleções mais promissoras quanto à transformação da mesma, sem despendimento excessivo de custo, tempo e geração de resíduos.
  2. Estudo de princípios e aplicações de radiação, visando o desenvolvimento da Ciência da Sustentabilidade: investigações relacionadas à radiação, focalizando na sua natureza e suas formas de interação com a matéria nos níveis molecular, atômico, nuclear ou das partículas elementares, o que possui suas aplicações em diferentes áreas do conhecimento.
  3. Transformações da matéria por métodos ambientalmente compatíveis: aplicação dos princípios de Química e Engenharia Verde para o desenvolvimento de métodos de obtenção e modificação de compostos orgânicos ou inorgânicos que possam servir subsequentemente como ferramentas na preparação de novos materiais, geração de energia e desenvolvimento de fármacos, contribuindo dessa maneira com o desenvolvimento científico-tecnológico sustentável do país.

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