Modificação de Nanopartículas Superparamagnéticas de Óxido de Ferro para Aplicação em Nanohidrometalurgia Magnética

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ramos, Gabriel Rodrigues
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Iron oxide nanoparticles; Magnetic nanohydrometallurgy; Modificação de nanopartículas; Nanohidrometalurgia magnética; Nanoparticle modification; Nanopartículas de óxido de Ferro
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-164355/

A transição energética global visa adotar fontes renováveis e sustentáveis para reduzir emissões de gases de efeito estufa e aumentar a eficiência energética, alinhandose ao Acordo de Paris para limitar o aquecimento global a 1,5°C. Metais estratégicos como lítio, cobalto, níquel, cobre e elementos de terras raras são cruciais para tecnologias de armazenamento de energia e geração de eletricidade sustentável, sendo usados em baterias de veículos elétricos e infraestrutura de energia renovável. No entanto, a crescente demanda por esses metais supera a capacidade atual de produção, e a extração intensiva em usinas pirometalúrgicas e hidrometalúrgicas aumenta as emissões de gases de efeito estufa e o uso de reagentes químicos nocivos. Para um suprimento sustentável de metais, é essencial investir em inovação tecnológica, reciclagem, resiliência da cadeia de suprimentos e altos padrões ambientais e sociais. O conceito de Urban Mining, que reutiliza metais de lixo eletrônico urbano, é uma prática promissora, e é dentro dela que nasce a Nanohidrometalurgia Magnética (NHM). Criada e patenteada pelo Laboratório de Química Supramolecular e Nanotecnologia do Instituto de Química da USP, a NHM apresenta um conceito mais verde e inovador para separação de metais em solução, que consiste na utilização de nanomateriais. Neste trabalho, foram utilizadas nanopartículas de óxido de ferro, majoritariamente na fase magnetita (Fe3O4), que apresentam regime superparamagnéticas e boa magnetização de saturação. Uma camada de recobrimento com sílica (SiO2) foi depositada sobre sua superfície através do método de Stöber a fim de proporcionar resistência a ambientes químicos agressivos, possibilitando também uma superfície passível de modificações químicas para atribuição de agentes orgânicos coordenantes, como por exemplo, o aminoetilaminopropilsilano. Sua capacidade de captura de metais é determinada com base em valores obtidos através de métodos de isotermas de adsorção e tratadas com modelos de adsorção adaptados para sólido-líquido. Diferentes tipos de agentes coordenantes podem ser usados para a modificação, o que torna esse material versátil no quesito de diferentes seletividades e eficiências na captura de diversos metais estratégicos.