Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/4045

O Doutorado Acadêmico inicou-se em 2006 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (PRODERNA) do Instituto de Tecnologia da UFPA (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Estudo das ftalocianinas metálicas na adsorção de gases do efeito estufa e poluentes utilizando docagem molecular
(Universidade Federal do Pará, 2025-04-30) SOUSA, José Antonio Ferreira de; OLIVEIRA, Mozaniel Santana de; http://lattes.cnpq.br/0810227136654245; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
A poluição atmosférica, impulsionada pela emissão de gases tóxicos, representa um desafio ambiental e de saúde pública. Este trabalho investiga a aplicação de ftalocianinas (Pc) e ftalocianinas metálicas (MPc) de ferro (FePc), cobalto (CoPc), cobre (CuPc), zinco (ZnPc) e titânio (TiPc) visando sua aplicação na captura de gases como dióxido de carbono (CO₂), monóxido de carbono (CO), amônia (NH₃), cianeto de hidrogênio (HCN), sulfeto de hidrogênio (H₂S) e de compostos aromáticos como o benzeno (C₆H₆). O Autodock Vina 1.2.0 e o Gaussian 09W foram os softwares empregados na técnica de docagem molecular para investigar as interações. O Gaussian 09W permitiu o ajuste nas posições dos átomos para minimizar a anergia total da interação e a construção dos modelos. O Autodock Vina 1.2.0 possibilitou calcular o modo de ligação mais favorável entre as moléculas tóxicas e as MPc e Pc, fornecendo informações detalhadas sobre as posições, orientações e energias de adsorção mais estáveis. As análises realizadas informam que as MPc e Pc apresentam as melhores interações com o C6H6 e o acoplamento mais fraco aconteceu com as moléculas do H2S. As melhores ligações entre as substâncias avaliadas ocorreram com as MPc e destas é a TiPc que se mostrou a mais eficiente, atraindo mais fortemente o CO2. Estas moléculas são extremamente promissoras para a captura e eliminação das moléculas testadas e, por conseguinte, são estratégias fundamentais para proteger o meio ambiente, promover a saúde pública e assegurar um desenvolvimento sustentável para as próximas gerações.
Acesso aberto (Open Access)
Interações com nanotubos de carbono e pontos quânticos de óxido de grafeno com estruturas externas do Sars-cov-2 via simulações de dinâmica e docagem molecular
(Universidade Federal do Pará, 2023-06-02) LOBATO, Júlio César Mendes; OLIVEIRA, Mozaniel Santana de; http://lattes.cnpq.br/0810227136654245; https://orcid.org/0000-0002-4076-2443; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; Lattes: 3507474637884699
Avaliou-se a interação entre nano partículas e as proteínas do vírus SARS-CoV-2, utilizando ligantes como nanotubos de carbono de parede única (NTCPUs) e receptores, incluindo a proteína do envelope (E-pro), a principal protease (M-pro) e a glicoproteína Spike (S-gly). Foram aplicadas técnicas de modelagem molecular de docagem e dinâmica molecular. A dinâmica molecular revelou o desvio quadrático médio de posições atômicas variando de 0,5Å a 3,0Å. Os resultados indicaram que o nanotubo zigzag apresentou melhor energia de afinidade, com valores de energia livre de ligação de -9,48, -9,98 e -10,08 kcal/mol para E-pro, M-pro e S-gly, respectivamente. Além disso, o desvio quadrado médio das posições atômicas se manteve mais estável para este tipo de nanotubo, indicando alta probabilidade de ligação aos sítios ativos das macromoléculas. Os acoplamentos moleculares e a energia livre de ligação mostraram forte interação dos NTCPUs com os resíduos do sítio ativo S-gly, com valores de - 112,73, -94,38 e -80,49 kcal/mol para os ligantes zigzag, quiral e armchair, respectivamente.Numa segunda etapa, foram usados cinco pontos quânticos de óxido de grafeno (OG) com dimensões inferiores a 20 nm, como ligantes, interagindo apenas com os receptores das spikes de três cepas diferentes: S-GLY-OMICRON, S-GLYKAPPA e S-GLY-DELTA. Comparando os dois ligantes, observou-se que a interação S-GLY-OMICRON/OG-E apresentou melhor afinidade com energia livre de Gibbs de - 172,2510 KJ/mol, em comparação com a melhor afinidade dos nanotubos de carbono, S-gly/zig-zag, com ΔG de -112,73 KJ/mol. Os oito ligantes propostos têm alta probabilidade de se ligarem aos sítios ativos das macroestruturas. Em conclusão, tanto os nanotubos de carbono quanto os OGs mostraram-se promissores para aplicação em produtos inibidores do SARS-CoV-2, como o desenvolvimento de materiais parafabricação de equipamentos de proteção individual, sprays e soluções impermeabilizantes em geral.
Acesso aberto (Open Access)
Interações de carvão ativado, fármacos e libidibia ferrea contra o vírus SARS-COV-2
(Universidade Federal do Pará, 2021-08-25) ARAÚJO, Herica Daniele Costa; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; https://orcid.org/0000-0002-9730-3512
As elevadas taxas de infecção e mortalidade da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2) ou infeção chamada COVID-19 tem causado severos impactos sócioeconômicos mundialmente. A transmissão ocorre basicamente pelo contato com fluidos corporais. Nas vias aéreas, por spray de gotículas e/ou aerossóis suspensos no ambiente e/ou depositados em superfícies. A eficácia do uso de máscaras eficientes na contenção do contágio é uma necessidade. O presente trabalho avaliou a capacidade de adsorção dos filtros contendo carvão ativado e carvão ativado modificado durante a nanofiltragem nas máscaras com maiores eficácias. As possíveis interações entre a proteína de pico e da membrana com o carvão ativado não modificado com oxigênio e o carvão ativado modificado com oxigênio foram avaliadas por docagem molecular e dinâmica molecular. Utilizou-se os softwares Autodock Vina 4.2.6 e AMBER 16 nas simulações. Resultados dos complexos formados entre ligante-receptor tiveram a energia de afinidade, o desvio quadrado médio da raiz (RMSD) e a energia livre de Gibbs de ligação avaliados. O carvão ativado modificado com oxigênio demostrou maior espontaneidade nas interações proteicas. E, outra frente de combate ao coronavírus foi abordada neste trabalho: o tratamento dos infectados, pois avaliou-se a ação inibitória dos princípios ativos de retrovirais conhecidos pela literatura, bem como novos compostos da flora brasileira docados com as proteínas de pico (S-pro), membrana (M-pro) e envelope (E-pro). Três fármacos (Colchicina, Nafamostato e Selinexor) e três compostos originados da Libidibia ferrea ou Caesalpinia ferrea (Ácido Elágico, Pauferrol A e Sitosterol) interagiram como ligantes. E, após a docagem, demonstrou-se graficamente as energias de afinidade mais favoráveis dos sítios ativos estabelecidos entre ligantes e receptores. A docagem foi realizada por meio do servidor SwissDock. As interações dos ligantes Pauferrol A e Colchicina com as proteínas contidas na superfície viral apresentaram destaque por estabelecerem melhores afinidades energéticas.
Acesso aberto (Open Access)
Interações de ftalocianinas de Co, Cu e não metálicas com estruturas externas de SARS-CoV-2 utilizando docking e dinâmica molecular
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-22) ALENCAR, Wilson Luna Machado; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; https://orcid.org/0000-0002-9730-3512
Acesso aberto (Open Access)
Nanofiltração de hormônios e metais pesados em nanotubos de carbono e de boro por dinâmica molecular
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-27) CAVALEIRO, Rosely Maria dos Santos; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; https://orcid.org/0000-0002-9730-3512
As Estações de Tratamento de Esgotos recebem diversos efluentes e realizam a filtração seletiva de moléculas que podem, se persistirem nas águas, contaminar o meio ambiente. Os processos de separação iniciam por partículas maiores até às nanopartículas. Entre as moléculas denominadas contaminantes emergentes, os hormônios e os metais pesados impactam em graves consequências nos organismos pela ação desreguladora endócrina. Quando as águas superficiais recebem efluentes com traços de contaminação de hormônios ou metais pesados, causam doenças nos seres vivos, principalmente em mulheres grávidas e crianças, além de interferir nas cadeias de DNA, afetando também as próximas gerações. Este estudo de Dinâmica Molecular realizou a nanofiltração de água com hormônios e de água com metais pesados em nanotubos de carbono e de nitreto de boro, sob ação de 8 (oito) campos elétricos com duração de 100 (cem) ps. Os hormônios do estudo foram: estrona, estradiol, estriol, progesterona, etinilestradiol, levonorgestrel, dietilbestrol e os íons de metal pesado: chumbo, cádmio, ferro, zinco e mercúrio. Cada uma das moléculas de hormônio e íon de metal pesado foram filtradas nos dois nanotubos, sob as mesmas condições de contorno. Os resultados indicam que é possível criar sistemas de nanofiltração eficazes na remoção destes micropoluentes utilizando nanotubos de carbono e nanotubos de nitreto de boro sob ação de CEUs uniformes de 10-5 a.u. até 10-8 a.u.
Acesso aberto (Open Access)
. Predição das propriedades termodinâmicas do biodiesel e diesel comum, suas blendas e efeitos de aditivos via teoria do funcional da densidade e ensemble canônico.
(Universidade Federal do Pará, 2019-11-08) ROCHA, Adriano Santos da; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
Neste estudo, analisamos as propriedades termodinâmicas do biodiesel de soja, a fonte de biodiesel mais utilizada entre os maiores consumidores do mundo, e o biodiesel de colza, uma fonte com emprego expressivo na União Européia e aditivos de biodiesel. Também foi realizado o estudo do diesel comum a fim de simular as situações em que esse combustível se encontra em misturas a diferentes concentrações de blendas de biodiesel. O trabalho tem como objetivo o levantamento das propriedades termodinâmicas dos combustíveis citados. Baseando-se, quando possível, em resultados experimentais para validar a expansão dos resultados teóricos e apontar a metodologia mais apropriada para esse tipo de abordagem. Com essa finalidade, foram realizadas simulações computacionais com suporte teórico na Teoria do Funcional da Densidade combinada com o modelo do ensemble canônico. O funcional empregado nas simulações foi do tipo B3LYP com bases 6-31+(d) e 6-311+g(d), além do método composto CBS-QB3. Todos os métodos empregados resultaram em baixos erros relativos na comparação entre resultados téoricos com os experimentais, além de não exibirem frequências negativas durante o cálculo dessa grandeza. O menor erro relativo foi encontrado com o método B3LYP/6-311+g(d), com valor de 0.15% para a combustão do ordinary diesel. Em relação aos biocombustíveis, o mesmo método forneceu 0.48% de erro relativo na combustão do rapeseed biodiesel como melhor resultado. Em relação aos efeitos da temperatura sobre esses combustíveis, os resultados mostraram que os dois tipos de biodiesel são menos suscetíveis ao aquecimento do que o ordinary diesel em todos os pontos calculados, sempre demandando mais energia para elevar sua temperatura. Os resultados nos aditivos mostraram que o antioxidante pirogalol que mais interfere nas propriedades do biodiesel
Acesso aberto (Open Access)
Propriedades Térmicas do (Bio)Butanol e a Fotocatálise do Grafeno com Trifenilamina Dopado com Metais para Geração de H2
(Universidade Federal do Pará, 2019-01-10) MARTINS, Marcelo Gonçalves; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
Neste estudo inestigou-se teoricamente as propriedades ópticas e as estruturas eletrônicas da G-TPA dopada com metais de transição, utilizando água como solvente, a fim de avaliar a eficiência na produção de hidrogênio fotocatalítico, para isso, utilizou-se a DFT, aplicada no software Gaussian 09W, utilizando-se o funcional B3LYP para todas as estruturas, e a base 6-31g(d) para os átomos H, C e N, e a base LANL2DZ, aplicando o método de potenciais efetivos do núcleo, para os metais de transição (Ni, Pt, Pd, Fe, Os). Através da DOS de cada estrutura observou-se um aumento de estados acessíveis na camada de valência, além da diminuição do gap para todas as dopagens e para a estrutura com dois e três radicais da Trifenilamina. Através do espectro de absorção UV-vis, observa-se que houve uma melhora de absorção na faixa de 490 nm até 615 nm. Outra análise realizada, no sentido de geração de energia, foi avaliação do potencial termodinâmico das propriedades do butanol, como combustível complementar ou substituto dos combustíveis convencionais. Para isso, utilizou-se novamente o software Gaussian09W aliada ao DFT, porém combinado aos funcionais, híbrido B3LYP com o conjunto de bases 6-311++G(d,p) e 6-31+G(d), G3 e G4, além dos compostos CBS/QB3. Realizou-se as simulações e encontrou-se as propriedades termodinâmicas, tais como: o calor específico molar a pressão constante, a entalpia de formação e a entropia. Todas as propriedades foram obtidas entre as temperaturas 100K - 1500K e pressão constante de 1atm, além disso foram obtida as entalpias de combustão dos isômeros do butanol, ainda foram propostas várias misturas ternárias onde foi possível comparar as variações de entalpia entre os combustíveis: gasolina, etanol e n-butanol.
Acesso aberto (Open Access)
Propriedades termodinâmicas: querosene, bioquerosene, aditivos e mecanismos de detecção de explosivos
(Universidade Federal do Pará, 2018-11-23) MORAES, Edimilson dos Santos; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
Neste trabalho realizamos a caracterização dos potenciais termodinâmicos, obtendo predições baseadas na Teoria do Funcional de Densidade e na termodinâmica estatística, através do modelo do ensemble canônico. O estudo comparou dois métodos teóricos, o B3lyp/6-311 ++ g (d, p) e o método semi-empírico PM3, com os valores experimentais da propriedade termodinâmica do CP, com o objetivo de validar o método com melhor precisão. Todas as simulações foram realizadas conformação dos mínimos globais e otimizações das moléculas em equilíbrio térmico e para uma faixa de temperatura de 0,5 - 1500 K. Analisaremos as propriedades térmicas, tais como, energia, entalpia, energia livre de Gibbs, entropia, capacidade de calor a pressão constante em relação à temperatura. Na entalpia de combustão foram usados os seguintes métodos: B3lyp/6-311 ++ g(d, p), B3lyp/6-31 + g(d), CBS-QB3, G3, G4 e a média G3/G4, obtendo resultados que mostram uma boa concordância com os valores experimentais, e verificando qual dos métodos melhor prediz as propriedades termodinâmicas para reações de combustão do querosene e bioquerosene. Foi também realizada uma análise teórica em Teoria Funcional da Densidade (DFT) para calcular as propriedades termodinâmicas de três moléculas de aditivos. Simulamos uma composição do JP-8 com a misturas dos três aditivos juntos e separados, a fim de observar sua eficiência em relação a outros métodos existentes. Em seguida, foram realizadas as previsões das propriedades termodinâmicas da gasolina com aditivos nas condições já descritas. Estas quantidades calculadas incluíram gasolina padrão misturada com os seguintes aditivos oxigenados: éter metil tert-butílico, éter etil tert-butílico, éter di-isopropílico, etanol e metanol. Podemos estimar algumas propriedades relevantes do combustível na etapa de injeção e combustão, mostrando uma concordância substancial com os dados experimentais, apresentando erros relativos inferiores a 2%, estabelecendo assim um excelente método para calcular e predizer as propriedades termodinâmicas das reações de combustão para a gasolina com aditivos. Na última etapa deste trabalho apresentamos uma teoria de um dispositivo de sensor simulado, utilizado para identificar moléculas de explosivos, que é de extremo interesse para a área de segurança pública, na luta contra o terrorismo. Para isso, um nanotubo de carbono (CNT) tipo armchair foi modelado sob a ação de um campo elétrico externo, longitudinal e uniforme, fazendo com que as moléculas dos explosivos, 2, 4 e 6 trinitrotoluenos, triperóxido de triacetina, hexógeno, diamina de triperóxido de hexametileno, octógeno e tetranitrato de pentaeritritol, girem em torno do Tronco de Nanotubo de Carbono (CNT), comportandose como um sensor em função da temperatura e do raio de giro das moléculas. Desta forma, estudamos as propriedades físico-químicas das interações das moléculas com o CNT.
Acesso aberto (Open Access)
Sensores de narcóticos, gás natural e syngás utilizando nanotubos de carbono sob ação de campo elétrico externo
(Universidade Federal do Pará, 2021-02-15) AIRES, Júlio Cesar Nunes; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; https://orcid.org/0000-0002-9730-3512
Este trabalho apresenta uma análise da dinâmica molecular entre vários fármacos ilícitos: benzoilmetilecgonina, diacetilmorfina, 3,4 metilenodioximetanfetamina, D-Deoxefedrina, dietilamida do ácido lisérgico e, interagindo com uma seção de nanotubos de carbono a baixa temperatura inicial de simulação, correspondendo a 10−3 K, e sob um campo elétrico uniforme, como um sistema de detecção de drogas. Além da análise do comportamento das moléculas de gás natural e do SYNGAS interagindo com um nanotubo de carbono a uma temperatura inicial de simulação de 300K, com todos os sistemas sendo relaxados por 50 ps fora do nanotubo de carbono, descrevendo cada arranjo possível para captura, um campo elétrico externo constante foi então aplicado aos sistemas, longitudinalmente, ao longo do comprimento do nanotubo de carbono, promovendo um efeito evanescente, capaz de prende-los orbitando o nanotubo de carbono. Simulações para intensidades de campo elétrico dentro de uma faixa de 10-5 a 10-1 u.a. foram realizados, para verificação do comportamento dos fármacos, enquanto para as moléculas componentes do gás natural e SYNGAS, uma faixa de 10-8 a 10-1 u.a foi adotada. Raios orbitais médios foram estimados, além de um número de propriedades termodinâmicas. Nossos resultados indicam que a combinação de um campo elétrico uniforme externo e interações de van der Waals em um nanotubo derivado de carbono é suficiente para criar um campo evanescente de potencial atrativo, apresentando-o como um sistema para a detecção de temperaturas e raios de fármacos.
Acesso aberto (Open Access)
Teoria do funcional de densidade e ensemble canônico para análise termodinâmica do gás natural, gás de síntese e de suas misturas
(Universidade Federal do Pará, 2018-10-05) GOMES NETO, Abel Ferreira; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699
Neste trabalho foi realizada a caracterização termodinâmica do gás natural, do gás de síntese e das misturas desses dois combustíveis, obtendo predições baseadas na Teoria do Funcional de Densidade e na termodinâmica estatística, através do ensemble canônico. O estudo se ateve inicialmente em verificar qual método da Teoria do Funcional de Densidade é mais adequado para a análise termodinâmica do gás natural, onde propriedades, tais como os seguintes potenciais termodinâmicos, foram obtidos: energia interna, entalpia, energia livre de Gibbs e entropia. Após concluir que o funcional B3LYP, juntamente com os conjuntos de bases 6-311++g(d,p) corresponde ao método mais recomendável para a predição termodinâmica desse combustível, foram analisadas as propriedades do gás de síntese, bem como os seus efeitos quando misturado ao gás natural. Os resultados sugerem o gás de síntese como um recomendável aditivo antidetonação para o gás natural, tal que uma mistura contendo até 30% de gás de síntese é capaz de elevar a resistência do gás natural ao aquecimento, reduzindo apenas cerca de 15% do seu poder de combustão.

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