Biossíntese de semicondutores nanométricos usando resíduos de minas como fontes de materiais e aplicações ecologicamente corretas

BIONANOMINE

Sobre o projeto

Este projeto teve como objetivo estudar a produção de nano-materiais como resultado de um processo de biorremediação baseado na redução de sulfato para o tratamento de drenagem ácida de mina (DAM), através da precipitação de iões de metais nos correspondentes sulfuretos metálicos. O objetivo principal foi a síntese de nanopartículas semicondutoras de sulureto metálico utilizando os sistemas de biorremediação mais promissores desenvolvidos anteriormente, baseados no uso de biorreatores anaeróbios de fluxo ascendente (UAPB). Os nanomateriais foram caracterizados morfológica e estruturalmente por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e varredura e análise elementar. As propriedades ópticas e eletrônicas também foram avaliadas. Considerando que uma vasta gama de nanomateriais pode ser produzida, este projeto teve como objetivo definir as melhores condições para produzir nanomateriais com propriedades adequadas. Neste projeto, a DAM, um resíduo, foi tratado e ao mesmo tempo foram obtidos produtos úteis em vez de subprodutos que precisam ser descartados, o que pode trazer benefícios ambientais e econômicos.

Lab scale bioreactorswith sulphate-reducing bacteria

Biossíntese de semicondutores nanométricos usando resíduos de minas como fontes de materiais e aplicações ecologicamente corretas

Datas

01.04.2013 - 30.09.2015

Grupos de Investigação

Ecology and restoration of riverine, estuarine and coastal habitats

Entidade Coordenadora

CCMAR

Coordenação do CCMAR

Maria Clara Costa

Referência

PTDC/AAG-TEC/2721/2012

Agencias de financiamento

FCT - Fundação para a Ciência e Tecnologia

Orçamento Total

154443.00 €

Orçamento do CCMAR

80210.00€

Contacte-nos

Atividades

Objetivos do projeto BIONANOMINE:

1. Síntese de nanopartículas de sulfuretos metálicos (NPs) pelo processo de biorremediação

2. Síntese de nanocompósitos de sulfureto metálico pelo processo de biorremediação

3. Caracterização morfológica, estrutural e elétrica das nanopartículas e nanocompósitos

4. Avaliar as propriedades fotoquímicas das NPs e nanocompósitos visando sua utilização como fotocatalisadores para a degradação de poluentes orgânicos em água

5. Acessar o potencial de aplicação dos nanomateriais sintetizados em células solares de compósitos poliméricos de baixo custo

Resultados:

Os nanomateriais obtidos foram caracterizados morfológica e estruturalmente utilizando principalmente difração de raios X e microscopia eletrônica de transmissão e/ou varredura. Suas propriedades semicondutoras também foram avaliadas.

Devido às suas propriedades únicas, os nanomateriais semicondutores são a base de tecnologias inovadoras. Assim, nesta pesquisa, esses nanomateriais, bem como seus compósitos derivados, foram investigados como fotocatalisadores em distintos processos de degradação de poluentes orgânicos ambientais. Além disso, foi avaliada a aplicação das nanopartículas sintetizadas em células solares de baixo custo compósitos poliméricos, levando em consideração a crescente necessidade de alternativas energéticas.

Com este projeto, drenagem ácida de mina (DAM), um resíduo, é tratada e ao mesmo tempo são obtidos vários produtos úteis (NPs e nanocompósitos de sulfuretos metálicos e até Au(0)) em vez de resíduos (H2S). Assim, além dos benefícios advindos da descontaminação da DAM com o uso desta tecnologia, foi possível a produção de materiais valiosos que podem trazer benefícios ambientais e econômicos.

Publicações

Artigos em revistas científicas

J. P. Costa, A. V Girão, J. P. Lourenço, O. C. Monteiro, T. Trindade, M. C. Costa, (2013) Green synthesis of covellite nanocrystals using biologically generated sulfide: Potential for bioremediation systems. Journal of Environmental Management, 128: 226-232. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2013.05.034

J. P. Costa, A. V. Girão, O. C. Monteiro, T. Trindade, M. C. Costa, (2015) Biotechnologically obtained nanocomposites: A practical application for photodegradation of Safranin-T under UV-Vis and solar light. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 50: 1–13. https://doi.org/10.1080/10934529.2015.1038155

G. Vitor, T.C. Palma, B. Vieira, J.P. Lourenço, R.J. Barros, M.C. Costa. (2015) Start-up, adjustment and long-term performance of a two-stage bioremediation process, treating real acid mine drainage, coupled with biosynthesis of ZnS nanoparticles and ZnS/TiO2 nanocomposites. Minerals Engineering, 75: 85–93. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.12.003

A. Assunção, A. Matos, A.M.R. da Costa, A. Candeias, M.C. Costa (2016) A bridge between liquid-liquid extraction and the use of bacterial communities for palladium and platinum recovery as nanosized metal sulphides. Hydrometallurgy, 163: 40-48. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.03.012

A. Assunção, M.C. Costa, J.D. Carlier (2016) Application of urea–agarose gel electrophoresis to select non-redundant 16S rRNAs for taxonomic studies: palladium(II) removal bacteria. Applied Microbiology and Biotechnology. 100(6): 2721-2735. https://doi.org/10.1007/s00253-015-7163-3

Comunicações orais:

G. Vitor, B. Vieira, J.P. Lourenço, O.C. Monteiro and M.C. Costa, Feasibility of PbS NPs Synthesised coupled to a bioremediation system for acid mine drainage treatment, Proceedings of CEST 2015, Rhodes, Greece, September 2015.

B. Vieira, G. Vitor, O.C. Monteiro, M.C. Costa, "Bio-synthesis of semiconductor nanomaterials and their application on pollutants photocatalytic degradation", Invited keynote, Istanbul, Turkey, Jul. 2015.

T.L. Palma, O.C. Monteiro, J. Pinto da Costa, J.P. Lourenço, M.C. Costa, “Production of PbS (galena) nanoparticles and nanocomposites using biologically generated sulphide”, Proceedings of the 2nd International Conference: WASTES:Solutions, Treatments and Opportunities, CVR - Centro para a Valorização de Resíduos, F. Castro, C. Vilarinho, J. Carvalho, A. Castro, J. Araújo, A. Pedro, (Eds), Braga, Portugal, 11-13 Setembro 2013.

J. Pinto da Costa, A. Girão, J. Lourenço, O.C. Monteiro, T. Trindade, M.C. Costa, “Integrated synthesis of nanosized semicnductors in a bioremediation system for the treament of AMD using biollogically produced sulfide”, Proceedings of the International Mine Water Association Annual Conference 2013, IMWA 2013, Golden, Colorado, USA, August 2013.