Institutul Național de Cercetare – Dezvoltare pentru Chimie și Petrochimie

ICECHIM

ENGLISH
ANELIS PLUS
CĂUTARE

DEZVOLTAREA DE NOI MATERIALE PENTRU ABORDAREA INTEGRATĂ A PROTECȚIEI RESURSELOR DE APĂ: DE LA DETECȚIE LA DEPOLUARE – AQUAMAT

Planul Național de Cercetare, Dezvoltare și Inovare 2022-2027

Programul NUCLEU

PN 23.06.01.01

Autoritate contractantă: Ministerul Cercetării, Inovării și Digitalizării

Perioada de implementare: 03/01/2023-31/12/2026

Buget: 30.718.973,32 lei

Responsabil proiect: Dr. Habil. Radu Claudiu FIERĂSCU

Abordarea integrată propusă în cadrul proiectului AquaMat, plecând de la construcția unor sisteme bioanalitice miniaturizate foarte sensibile pentru screeningul rapid al prezenței poluanților în mediu, combinând avantajele proceselor de adsorbție cu cele ale proceselor de oxidare avansată și ale sistemelor membranare nanoporoase pentru purificarea avansată a surselor de apă, reducând dezavantajele specifice fiecărui tip de proces, va contribui atât la progresul științific, cât și la un important avans tehnologic, constituind o abordare absolut originală.

Scopul proiectului

Scopul principal al proiectului este de a dezvolta o abordare integrată a monitorizării și tratării surselor de apă (potențial) contaminate, bazându-se pe

experiența demonstrată a ICECHIM de a dezvolta noi materiale și tehnologii pentru protecția/remedierea surselor de apă. Această abordare va fi materializată într-o tehnologie modulară pentru supravegherea și tratarea apelor de adâncime și de suprafață, adaptată unor diverse tipuri de surse de apă, componentele acesteia urmând a fi dezvoltate prin atingerea obiectivelor specifice ale proiectului.

  • Obiectiv general
  • Obiective specifice
  • Pachete de lucru
  • Rezultatele implementării proiectului
  • Impact, diseminare și comunicare
Obiectiv general

Obiectivul proiectului AquaMat este de a dezvolta sisteme de monitorizare, nanomateriale inovatoare și tehnologii de depoluare, prin cercetări multi- și trans-disciplinare, la granița dintre chimie și alte domenii, cum ar fi protecția mediului, inginerie chimică, știința materialelor, etc., cu aplicații în managementul integrat al mediului și monitorizarea acestuia, respectând conceptul eco-inovării.

Abordarea integrată, de la monitorizare până la dezvoltarea de nanomateriale și noi tehnologii, prezintă atât potențial pentru dezvoltarea cunoașterii, cât și impact economic, într-o Uniune Europeană în care se pune un accent deosebit pe îmbunătățiri substanțiale în domeniul eco-inovării și activității de inovare ecologică.

Obiective specifice

Sistemul in care este conceput proiectul permite abordarea acestuia prin îndeplinirea a 5 obiective specifice, cu o singura aplicație finală, și anume îmbunătățirea calității apei prin tratamente de îndepărtare a poluanților organici și anorganici, aceste direcții având o solidă interconectare.

  • O1. Dezvoltarea unor (bio)senzori electrochimici miniaturizați bazați pe nanomateriale hibride cu proprietăți electrocatalice performante pentru determinarea poluanților.;
  • O2. Dezvoltarea de materiale compozite organic-anorganice destinate depoluării apelor încărcate cu contaminanți emergenți anorganici și organici prin adsorbție.Exploatarea integrală, în cascadă, a resurselor regenerabile;
  • O3. Dezvoltarea de materiale inovatoare de tip sol-gel cu conținut de ioni de argint, depuse pe membrane pe bază de chitosan, precum și a biocompozitelor aferente acestora, cu potențial în decontaminarea apelor uzate.
  • O4. Dezvoltarea unor sisteme fotocatalitice de tip compozit cu heterojoncțiuni semiconductoare optimizate pentru operare la iluminare în sistem dual (artificial/natural) în scopul accelerării descompunerii fotochimice a unor poluanți existenți în sursele de apă.
  • O5. Dezvoltarea de noi sisteme de catalizatori necesari pentru tratarea apelor uzate și integrarea acestora într-un proces de depoluare utilizând ozonizarea catalitică.
  • O6. Selectarea și integrarea modulelor dezvoltate într-o tehnologie modulară pentru tratarea resurselor de apă, adaptată diverselor tipuri de surse de apă.
Pachete de lucru

Fiecărui obiectiv specific îi este asociat câte un pachet de lucru (WP), defalcat pe activități, care se vor desfășura pe parcursul celor patru ani de implementare a proiectului:

WP 1: Dezvoltarea unor (bio)senzori electrochimici miniaturizați bazați pe nanomateriale hibride cu proprietăți electrocatalice performante pentru determinarea poluanților; Responsabil WP – dr. chim. Ana Maria GURBAN

WP 2: Dezvoltarea de materiale compozite organic-anorganice destinate depoluării apelor încărcate cu contaminanți emergenți anorganici și organici prin adsorbție; Responsabil WP – dr. Habil. Irina FIERĂSCU

WP 3: Dezvoltarea de materiale inovatoare de tip sol-gel cu conținut de ioni de argint, depuse pe membrane pe bază de chitosan, precum și a biocompozitelor aferente acestora, cu activitate de decontaminare a apelor uzate; Responsabil WP – dr. ing. Teodor SANDU

WP 4: Dezvoltarea unor sisteme fotocatalitice de tip compozit cu heterojoncțiuni semiconductoare optimizate pentru operare la iluminare în sistem dual (artificial/natural) în scopul accelerării descompunerii fotochimice a unor poluanți existenți în sursele de apă; Responsabil WP – dr. ing. Valentin RĂDIȚOIU

WP 5: Dezvoltarea de noi sisteme de catalizatori necesari pentru tratarea apelor uzate și integrarea acestora într-un proces de depoluare utilizând ozonizarea catalitică; Responsabil WP – dr. ing. Cristina Emanuela ENĂȘCUȚĂ

WP 6: Selectarea și integrarea modulelor dezvoltate într-o tehnologie modulară pentru tratarea resurselor de apă, adaptată diverselor tipuri de surse de apă; Responsabil WP – dr. Habil. Radu Claudiu FIERĂSCU

WP 7: Managementul și diseminarea proiectului component; Responsabil WP – dr. Habil. Radu Claudiu FIERĂSCU

Rezultatele implementării proiectului
Achiziții echipamente de cercetare

Microscop RAMAN Confocal cu autofocus în timp real și profilometrie optică 

Rapoarte de etapă
Etapa I. Conceptualizarea soluțiilor propuse. Demararea activităților practice


Impact, diseminare și comunicare
Articole ISI publicate
  1. Baroi, A.M.; Sieniawska, E.; Świątek, Ł.; Fierascu, I. Grape Waste Materials—An Attractive Source for Developing Nanomaterials with Versatile Applications. Nanomaterials 2023, 13, 836. https://doi.org/10.3390/nano13050836
  2. Pasarin, D.; Ghizdareanu, A.-I.; Teodorescu, F.; Rovinaru, C.; Banu, A. Characterization of Pectin Oligosaccharides Obtained from Citrus Peel Pectin. Fermentation 2023, 9, 312. https://doi.org/10.3390/fermentation9030312
  3. Pasarin, D.; Lavric, V.; Enascuta, C.E.; Ghizdareanu, A.-I.; Matei, C.B. Optimal Enzymatic Hydrolysis of Sweet Lupine Protein towards Food Ingredients. Fermentation 2023, 9, 203. https://doi.org/10.3390/fermentation9030203
  4. Ghizdareanu, A.-I.; Pasarin, D.; Banu, A.; Ionita (Afilipoaei), A.; Enascuta, C.E.; Vlaicu, A. Accelerated Shelf-Life and Stability Testing of Hydrolyzed Corn Starch Films. Polymers 2023, 15, 889. https://doi.org/10.3390/polym15040889
  5. Pasarin, D.; Ghizdareanu, A.-I.; Enascuta, C.E.; Matei, C.B.; Bilbie, C.; Paraschiv-Palada, L.; Veres, P.-A. Coating Materials to Increase the Stability of Liposomes. Polymers 2023, 15, 782. https://doi.org/10.3390/polym15030782
  6. Fierascu, R.C.; Fierascu, I.; Matei (Brazdis), R.I.; Manaila-Maximean, D. Natural and Natural-Based Polymers: Recent Developments in Management of Emerging Pollutants. Polymers 2023, 15, 2063. https://doi.org/10.3390/polym15092063
  7. Scomoroscenco, C.; Teodorescu, M.; Nistor, C.L.; Gifu, I.C.; Petcu, C.; Banciu, D.D.; Banciu, A.; Cinteza, L.O. Preparation and In Vitro Characterization of Alkyl Polyglucoside-Based Microemulsion for Topical Administration of Curcumin. Pharmaceutics 2023, 15, 1420. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15051420
  8. Constantin, M.; Răut, I.; Suica-Bunghez, R.; Firinca, C.; Radu, N.; Gurban, A.-M.; Preda, S.; Alexandrescu, E.; Doni, M.; Jecu, L. Ganoderma lucidum-Mediated Green Synthesis of Silver Nanoparticles with Antimicrobial Activity. Materials 2023, 16, 4261. https://doi.org/10.3390/ma16124261
  9. Petcu, G.; Papa, F.; Anghel, E.M.; Atkinson, I.; Preda, S.; Somacescu, S.; Culita, D.C.; Baran, A.; Ciobanu, E.M.; Jecu, L.M.; Constantin, M., Parvulescu, V. Effects of Aluminosilicate Gel Treatment and TiO2 Loading on Photocatalytic Properties of Au–TiO2/Zeolite Y. Gels 2023, 9, 503. https://doi.org/10.3390/gels9060503
  10. Dumitru, M.V.; Sandu, T.; Miron, A.; Zaharia, A.; Radu, I.C.; Gavrilă, A.-M.; Sârbu, A.; Iovu, H.; Chiriac, A.-L.; Iordache, T.V. Hybrid Cryogels with Superabsorbent Properties as Promising Materials for Penicillin G Retention. Gels 2023, 9, 443. https://doi.org/10.3390/gels9060443
  11. Neblea, I.E.; Chiriac, A.-L.; Zaharia, A.; Sarbu, A.; Teodorescu, M.; Miron, A.; Paruch, L.; Paruch, A.M.; Olaru, A.G.; Iordache, T.-V. Introducing Semi-Interpenetrating Networks of Chitosan and Ammonium-Quaternary Polymers for the Effective Removal of Waterborne Pathogens from Wastewaters. Polymers 2023, 15, 1091. https://doi.org/10.3390/polym15051091
  12. Toader, G.; Podaru, I.A.; Rusen, E.; Diacon, A.; Ginghina, R.E.; Alexandru, M.; Zorila, F.L.; Gavrila, A.M.; Trica, B.; Rotariu, T.; Ionita, M. Nafcillin-Loaded Photocrosslinkable Nanocomposite Hydrogels for Biomedical Applications. Pharmaceutics 2023, 15, 1588. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15061588
  13. Raduly, F.M.; Rădițoiu, V.; Rădițoiu, A.; Frone, A.N.; Nicolae, C.A.; Răut, I.; Constantin, M.; Grapin, M. Multifunctional Finishing of Cotton Fabric with Curcumin Derivatives Coatings Obtained by Sol–Gel Method. Gels 2023, 9, 369. https://doi.org/10.3390/gels9050369
  14. Frone, A.N.; Uşurelu, C.D.; Oprică, G.M.; Panaitescu, D.M.; Gabor, A.R.; Nicolae, C.-A.; Ciuprina, F.; Damian, C.M.; Raduly, F.M. Contribution of the Surface Treatment of Nanofibrillated Cellulose on the Properties of Bio-Based Epoxy Nanocomposites Intended for Flexible Electronics. Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 6544. https://doi.org/10.3390/ijms24076544
  15. Marin, M.M.; Gifu, I.C.; Pircalabioru, G.G.; Albu Kaya, M.; Constantinescu, R.R.; Alexa, R.L.; Trica, B.; Alexandrescu, E.; Nistor, C.L.; Petcu, C.; Ianchis, R. Microbial Polysaccharide-Based Formulation with Silica Nanoparticles; A New Hydrogel Nanocomposite for 3D Printing. Gels 2023, 9, 425. https://doi.org/10.3390/gels9050425
Lucrări prezentate în cadrul unor manifestări științifice
  1. NeXT-Chem TEHNOLOGII INOVATOARE TRANS-SECTORIALE, Editia a V-a, 22-23 MAI 2023, Bioremediation strategy for chromium contaminated soils, C. Firincă, I. Răut, M.-L. Jinga, L. Capră, R. R. Constantinescu, A.-M. Gurban, L. G. Zamfir, M. Doni, L. Jecu, M. Constantin, C. Postolache, T. E. Șesan
  2. Conferinta Internationala “Agriculture for Life, Life for Agriculture”, USAMV, Bucuresti, Romania, 8-10 Iunie 2023 – Nitrifying bacteria and the ecological impact on the soil, C. Firinca, M. Constantin, I. Răut, L.-G. Zamfir, A.-M. Gurban, G. Vasilescu, M. Doni, N. Radu, L. Jecu
  3. Conferinta Internationala “Agriculture for Life, Life for Agriculture”, USAMV, Bucuresti, Romania, 8-10 Iunie 2023 – Biological methods for metallic nanoparticles synthesis, C. Firinca, M. Constantin, I. Răut, R. Bunghez, A.-M. Gurban, G. Vasilescu, M. Doni, N. Radu, L. Jecu
  4. Sesiunea de Comunicari Stiintifice a Studentilor Facultatii de Biologie – Editia 12 Mai 2023, Facultatea de Biologie, Universitatea din Bucuresti, Romania – Evaluarea caracterului metalo-rezistent al fungilor filamentoși izolați din sol contaminat cu crom, C. Firincă, M. Constantin, I. Răut, M.-L. Jinga, L. Jecu, L. Capră, C. Postolache, T. E. Șesan
  5. International Scientific Symposium Current Trends in Natural Sciences, May 18-20, 2023, Phosphatic nanobiomaterials with metaloxide heterojunctions – photocatalysts for wastewater treatment, Roxana Ioana Matei (Brazdis), Maria Grapin, Valentin Raditoiu, Anda Maria Baroi, Toma Fistos, Ioana Silvia Hosu, Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierascu,
  6. NeXT-Chem TEHNOLOGII INOVATOARE TRANS-SECTORIALE, Editia a V-a, 22-23 MAI 2023, Synthesis and characterization of metal-oxide photocatalysts with heterojunctions for wastewater treatment Maria Grapin, Roxana Ioana Matei (Brazdis), Valentin Raditoiu, Monica Florentina Raduly, Alina Raditoiu, Anda Maria Baroi, Toma Fistos, Ioana Silvia Hosu, Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierascu
  7. Applications of Chemistry in Nanosciences and Biomaterials Engineering (NanoBioMat) 28-30 June 2023, The use of hydroxyapatite and its derivatives in the depollution of wastewaters, Roxana Ioana Matei (Brazdis), Sorin-Marius Avramescu, Irina Fierascu, Anda Maria Baroi, Toma Fistos, Radu Claudiu Fierascu
  8. NeXT-Chem V – 2023, Mai 22-23, 2023, INCDCP-ICECHIM, Bucharest, ROMANIA, Composite materials based on chitosan for slow release of NPK fertilizers in agriculture, Marinela-Victoria Dumitru, Alin Cristian Nicolae Vintila, Horia Iovu, Ana-Lorena Neagu (Ciurlica), Sorin Dolana, Andreea Miron, Iulia Elena Neblea, Ana Mihaela Gavrila, Cristina Emanuela Enascuta, Tanta-Verona Iordache
  9. NeXT-Chem V – 2023, Mai 22-23, 2023, INCDCP-ICECHIM, Bucharest, ROMANIA, Synthesis and evaluation of novel chitosan-based materials for efficient removal of heavy metal ions from wastewaters, Andreea Miron, Iulia Neblea, Marinela-Victoria Dumitru, Ana-Lorena Neagu, Artur JM Valente, Anamaria Zaharia, Ana-Mihaela Gavrila, Tanta-Verona Iordache, Anita-Laura Chiriac
  10. 3rd International Conference on Bioengineering and Polymer Science, 7-10 June 2023, Politehnica University of Bucharest, Innovative membranes based on natural polymers with potential in water quality restoring, M. V. Dumitru, T. V. Iordache, A. M. Gavrilă, A. Zaharia, A. L. Chiriac, A. Miron, A. Sârbu, T. Sandu
  11. 3rd International Conference on Bioengineering and Polymer Science, 7-10 June 2023, Layered Double Hydroxides – Polyethylene Glycol Diacrylate Composite Hydrogels for the Controlled Release of Rhamnus Frangula L Phytoextract, Politehnica University of Bucharest, A. Zaharia, A. L. Neagu, O. D. Pavel, A. Tîrșoagă, I. E. Neblea, S. V. Dolana, T. V. Iordache, R. Zăvoianu, A. Sârbu
  12. 5th International Conference on Natural Products Utilization: From Plants to Pharmacy Shelf – ICNPU, May 30-02 June 2023, Bulgaria, Natural compounds from grape wastes for pharmaceutics and cosmetic formulations, Anda Maria Baroi, Monica Florentina Raduly, Ioana Silvia Hosu, Bogdan Trica, Roxana Ioana Brazdis (Matei), Toma Fistos, Radu Claudiu Fierăscu, Irina Fierăscu
Manifestări din sfera proprietății intelectuale (manifestări de inventică):
  1. EUROINVENT 2023 – Development of new materials for the integrated approach of water resources protection: from detection to depollution – AquaMat – Radu Claudiu Fierascu, Ana Maria Gurban, Irina Fierascu, Teodor Sandu, Valentin Raditoiu, Cristina Enascuta, Irina Elena Chican, Mihaela Doni: Medalia de bronz a salonului, Diploma of Excellence in Environmental Protection – INCDPM Bucuresti, Inventarium Science Portugal, Special Award Universitatea Politehnica din Timisoara, Diploma of Excellence – INCDFM, Diploma de Excelenta – Asociatia “Justin Capra”, Special Award – Science, Education and Technology Platform, Excellence Trophy & Diploma – Universitatea Politehnica din Bucuresti, premiu special colectiv din partea ICPE-CA, Marele premiul al salonului EUROINVENT 2023
  2. EUROINVENT 2023 – Biomateriale cu nanoparticule de argint si metaboliti de Ganoderma Lucidum si procedeu de obtinere a acestora, Mariana Constantin, Iuliana Răut, Raluca Suica-Bunghez, Ana-Maria Gurban, Cristina Firincă, Lucian-Gabriel Zamfir, Gelu Vasilescu, Nicoleta Radu, Maria-Luiza Jecu, medalia de bronz a salonului
  3. A noua ediție a Salonului internațional de invenții și inovații “Traian Vuia” 2023 – Development of new materials for the integrated approach of water resources protection: from detection to depollution – AquaMat – Radu Claudiu Fierascu, Ana Maria Gurban, Irina Fierascu, Teodor Sandu, Valentin Raditoiu, Cristina Enascuta, Irina Elena Chican, Mihaela Doni: Medalia de argint a salonului, diplomă de excelență din partea INCD ICPE-CA, Diploma de excelență din partea Centrului pentru Inovare și Transfer Tehnologic – Universitatea Politehnica din Timișoara;
Cereri de brevet de invenție
  1. Mariana Constantin, Iuliana Răut, Raluca Suica-Bunghez, Ana-Maria Gurban, Cristina Firincă, Lucian-Gabriel Zamfir, Gelu Vasilescu, Nicoleta Radu, Maria-Luiza Jecu, Biomateriale cu nanoparticule de argint si metaboliti de Ganoderma Lucidum si procedeu de obtinere a acestora, A/00123/14.03.2023;
  2. Cristina-Emanuela Enascuta, Elena-Emilia Sirbu, Radu Claudiu Fierascu, Mihaela Ganciarov, Grigore Psenovschi, Alexandru Vlaicu, Sistem catalitic cu structura de oxizi metalici pentru tratarea urmelor de reziduuri din apele uzate, A/00339/29.06.2023;
Alte activități de diseminare și comunicare