Este projeto tem o objetivo principal sintetizar BiVO4 dopado com terra raras, em especial o ítrio (Y3+), em diferentes quantidades de doping para estudar a influência do dopante na degradação fotoeletroquímica de biomassas coletadas emambientes reais da indústria (têxtil, agrícola, papel e química). Um sistema fotoeletroquímico com acoplamento do fotoânodo desenvolvido com um fotocátodo já conhecido será avaliado para concomitante redução de H2O e oxidação do efluente. Os óxidos que serão depositados no fotoânodo por diferentes técnicas e serão produzidos por uma rota ambientalmente amigável utilizando o álcool polivinílico como solvente eaplicados em substrato de titânio e/ou FTO. A caracterização física dos filmes será realizada por técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e análise por energia dispersiva, espectroscopia Raman e determinação de band-gap. As caracterizações eletroquímicas serão feitas por técnicas voltamétricas e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos de fotocorrente serão realizados para os filmes deBiVO4 e de BiVO4 dopado com ítrio. A eficiência dos processos de degradação das espécies poluente durante os experimentos fotoeletrocatalíticos será avaliada utilizando as técnicas analíticas instrumentais de espectrofotometria UV/Vis, cromatografia líquida de alta eficiência e análise de teor de carbono orgânico total. No sistemafotoeletroquimico acoplado a redução de H2O haverá a quantificação dos produtos gerados. Esse processo será avaliado por técnicas cromatográficas para identificar e quantificar os subprodutos formados. (AU)

A microbiota é uma fonte abundante de genes de aplicação industrial. Em quarenta anos de trabalho, reunimos uma coleção de diversos genomas, metagenomas e consórcios. Dentre estes dados, temos metagenomas de solos florestais, solos de cultivo de cana-de-açúcar e eucaliptos, rúmen, torta de filtro, e ecossistemas em diferentes estágios de recuperação de atividade de mineração (Sabará, MG); genomas sequenciados como os das bactérias Chitinophaga sp. CB10, Mesorhizobium J5 e Thermomonospora sp. CIT 1; além dos consórcios bacterianos de solos contaminados com óleo diesel e de cultivo de cana-de-açúcar. Este último é capaz de se desenvolver de forma efetiva em meio de cultura contendo apenas bagaço de cana-de-açúcar como fonte de carbono, causando diminuições significativas nos teores de celulose, hemicelulose e lignina, bem como desestruturação parcial da microestrutura planar e compacta do bagaço, com presença de fissuras e descamações após cinco dias de cultivo, o que pode ser útil como forma de pre-tratamento de biomassa. Diante disto, propomos estudos visando a produção de coquetéis enzimáticos para obtenção de produtos biotecnológicos como açúcares fermentescíveis e açúcares raros como tagatose e xilitol, e derivados fenólicos a partir de lignocelulose. Sob este enfoque, um coquetel inicial de três enzimas capazes de sacarificar bagaço será utilizado como ponto de partida para otimização destes processos de interesse através de combinação com diferentes enzimas e engenharia de arquitetura de cavidade e sítio ativo. Este "pre"-coquetel contém uma endoglucanase potencialmente processiva proveniente da CB10, e uma lacase ácida de amplo espectro de temperatura e uma beta-glicosidase estimulada pelo seu produto (glicose) e tolerante a etanol (ambas de metagenoma de solo de eucalipto). Aliado a isto, propomos a caracterização da rede metabólica do consórcio de solo de cana-de-açúcar, contribuindo para identificação de vias biotecnológicas de biorrefinaria da biomassa. (AU)

A lignina é o principal subproduto da indústria de celulose e papel (fábricas de polpa e celulose kraft). Os híbridos de Eucalyptus grandis x E. urophylla são usados principalmente na fabricação de painéis de fibras, celulose e papel no Brasil. Para a produção de celulose kraft, a madeira do eucalipto é aquecida em meio alcalino para solubilizar a lignina. A lignina solubilizada, também conhecida como licor negro, é concentrada e queimada para produzir energia na caldeira de recuperação. Assim, a celulose é separada e após várias etapas de processamento é usada para fazer papel. Suzano S/A e Klabin S/A são as duas maiores empresas de celulose e papel no Brasil, produzindo uma grande quantidade de lignina para energia e produtos comerciais de alto valor. Aproximadamente 55 milhões de toneladas de lignina são produzidas pela indústria de celulose. Atualmente, as fábricas de celulose modernas geram suas demandas de energia térmica e vendem o excesso de energia como eletricidade pela queima de lignina. No entanto, a lignina pode ser amplamente aplicada em diferentes áreas, como fibras de carbono, carvão ativado, adesivos, resinas e outros. Neste projeto, a lignina da indústria de celulose será utilizada como fonte de carbono e energia durante o cultivo bacteriano de forma sustentável. Além disso, a plataforma de descoberta metagenômica será estabelecida a partir de protocolos de enriquecimento da comunidade de fábricas de celulose, para representar biocatalisadores bacterianos e vias envolvidas na degradação de lignina e conversão de compostos aromáticos. Eventualmente, com o objetivo de comprovar a aplicação da estratégia metagenômica, biotransformação dos componentes da lignina kraft em produtos sustentáveis de relevância industrial como o polihidroxialcanoato (PHA), biolipídios e biogás. Os genes obtidos após o sequenciamento metagenômico serão sintetizados, clonados e expressos em Escherichia coli e Yarrowia lipolytica para produção de PHA e biolipídios, respectivamente. A produção de biogás será avaliada a partir de lignina kraft usando inóculo de água de esgoto. Além disso, o consórcio microbiano enriquecido desenvolvido será testado para a biodegradação de filmes de polietileno de baixa densidade em monômeros mais simples. O perfil de degradação da lignina será avaliado por cromatografia de permeação em gel (GPC), cromatografia líquida dupla a espectrofotometria de massa (LC-MS), análise termogravimétrica (TGA), FTIR, NIR, RMN, Raman (espectroscopia), emissão de campo SEM, AFM e, XRD. Uma análise técnico-econômica sistemática será realizada para determinar a viabilidade técnica e econômica do processo em escala comercial de recuperação, purificação e bioconversão de lignina. (AU)