Mecanisme fizico-chimice a proceselor redox cu transfer de electroni implicate în sistemele vitale, tehnologice și de mediu

Prioritate strategică

V. Competitivitate economica si tehnologii inovative

Direcție strategică

3. Materiale, tehnologii si produse inovative

Cifru
ANCD/20.80009.5007.27
Perioada de realizare
2020-2023
Instituții
  1. Institutul de Chimie, Centrul Chimie Fizică și Anorganică, Laboratorul Chimia Fizică și Cuantică
  2. Universitatea de Stat din Moldova, Departamentul Chimie Industrială și Ecologică, Facultatea de Chimie și Tehnologie Chimică
  3. Universitatea Tehnică din Moldova, Departamentul Enologie și Chimie, Facultatea Tehnologia Alimentelor
Rezumat

Reacțiile chimice cu transfer de electroni dintre oxidanți și agenți de reducere stau la baza celor mai importante procese din organismele vii și mediul ambiant. Aceste transformări implică abordari complexe și necesită cercetări detaliate despre structura electronică, termodinamica, cinetica și cataliza reacțiilor redox. Deși, până în prezent au fost efectuate multiple studii în acest domeniu, problema este departe de a fi rezolvată. În special, nu este explorat rolul cuplajului vibronic în formarea barierei de transfer de electroni și posibila manipulare al acesteia. Nu toate căile de transformare a substanțelor cu proprietăți reducătoare au fost studiate în mod cuprinzător, în particular, cele ale claselor de enodioli, tioli, polifenoli și vitamine. În același context, problema prevenirii efectelor negative cauzate de oxidanți, cum ar fi deteriorarea celulelor vii, ADN-ului, proteinelor, lipidelor rămâne încă nesoluționată. Studiul propus va contribui la rezolvarea acestora și al altor probleme conexe. În realizarea acestui proiect, Institutul de Chimie, în parteneriat cu Universitatea de Stat din Moldova și Universitatea Tehnică a Moldovei, va efectua studii fundamentale interdisciplinare cu utilizarea unei game variate de metode chimice și fizice, ce vor acoperi diverse domenii ale chimiei, în special chimia cuantică, chimia alimentară și ecologică, etc.

Vor fi efectuate următoarele serii de cercetări:

  • Studiul teoretic privind mecanismele reacțiilor de transfer de sarcină cu utilizarea calculelor cuanto-chimice ale structurii electronice și teoriei vibronice;
  • Modelarea cineticii și termodinamica reacțiilor redox, cercetarea impactului substanțelor reducătoare asupra proceselor de autopurificare a mediului acvatic și oxidarea fotocatalitică a poluanților emergenți;
  • Sinteza și studierea doturilor cuantice de carbon cu proprietăți antioxidante pentru aplicare în biomedicină și utilizarea spectroscopiei de rezonanță magnetică nucleară pentru controlul calității produselor alimentare;
  • Explorarea sinergismului acțiunii antioxidanților, studierea oxidării lipidelor și stabilirea interacțiunilor asociative dintre antioxidanți și lactoferină pentru proiectarea de noi alimente funcționale și nutraceutice;
  • Studii cinetice ale acțiunii antioxidanților asupra activității microorganismelor metanogene în fermentarea anaerobă a sistemelor biochimice.
     

Cercetările preconizate vor contribui la acumularea de noi cunoștinţe privind esenţa proceselor de oxido-reducere, dezvăluirea și justificarea teoretică a mecanismelor cheie, relevarea unor noi aspecte privind metodele de control a reacțiilor redox, toate acestea avînd un interes major pentru viață și sănătate, calitatea produselor alimentare, precum și starea mediului ambiant. Gestionarea inteligentă a rezultatelor obținute va stimula elaborarea de produse-ţintă inovative, ceea ce va contribui la dezvoltarea economică a ţării. Tot odată acestea vor servi ca bază pentru aplicarea la programele internaționale Horizon2020, Horizon Europa 2027, COST, USNSF, NATO. Rezultatele proiectului vor fi discutate la seminare și conferinţe știinţifice, publicate în reviste cu factor de impact, încorporate în prelegeri pentru studenți, masteranzi și în teze de doctorat, contribuind la ridicarea nivelului de predare și aspiraţie a tinerilor cercetători în dezvoltarea carierei științifice.

Rezultate, activități

Manifestări științifice organizate

Seminar științific,
07 - 09 septembrie 2021, 
în regim online

A fost organizat un seminar științific, în regim online, cu genericul: ”Cele mai recente realizări științifice la nivel mondial în chimia cuantică și teoriei efectelor vibronice în sistemele moleculare”, cu participarea Academicianului Isaac BERSUKER, Profesor al Universității din Texas, SUA
În cadrul seminarului, au fost prezentate două prelegeri publice de către Academicianul Isaac BERSUKER și două rapoarte științifice de către cercetătorii științifici din cadrul proiectului. 
Au participat circa 40 de persoane.
Programul seminarului

Conferința Internațională
”Chimia Ecologică și Chimia Mediului - 2022” 
dedicată  aniversării a 70 ani de la nașterea Academicianului Gheorghe DUCA (ediția a VII-a), 3-4 martie 2022,
în regim online

În perioada 3-4 martie 2022 la Chișinău, Republica Moldova, și-a desfășurat lucrările cea de-a VII-a Conferință Internațională de Chimie Ecologică și a Mediului-2022 (EEC-2022).
Conferința EEC-2022 face parte dintr-o serie de conferințe de succes organizate în 1995, 2002, 2005, 2008, 2012 și 2017, susținute de diferite organizații internaționale precum UNESCO, CRDF/MRDA, CEI, NATO, ONRG, precum și organizațiile locale de cercetare și dezvoltare.
Conferința EEC-2022 a fost un eveniment internațional important care a atras peste 270 de oameni de știință, cercetători, ingineri, experți și studenți din 30 de țări, în special: Armenia, Algeria, Azerbaidjan, Belarus, Brazilia, Canada, China, Republica Cehă, Finlanda, Franța, Georgia, Ungaria, Israel, Italia, Irak, Kazahstan, Moldova, Muntenegru, Maroc, Polonia, România, Rusia, Coreea de Sud, Elveția, Turcia, Vietnam, Ucraina, Uzbekistan, SUA.
În cadrul Conferinței EEC-2022 au fost prezentate următoarele lucrări:

  • Prelegerea academică, susținută de către academicianul, profesorul Gheorghe Duca;
  • 8 prezentări plenare, oferite de oameni de știință recunoscuți la nivel mondial;
  • 80 de prezentări orale în cele cinci sesiuni paralele, prezentate de tineri și experimentați oameni de știință din țările menționate anterior;
  • 165 prezentări poster, discutate online de către participanții la conferință.

A fost publicată Culegerea de rezumate în două volume, care include 260 de rezumate ale comunicărilor prezentate la Conferința EEC-2022.

Seminar științific național cu genericul: “Repere pe axa timpului. Ediție omagială dedicată aniversării a 85 de ani de la nașterea membrului corespondent Ion GERU”, 8 decembrie 2022 La 8 decembrie 2022 a fost organizat Seminar științific cu genericul: “Repere pe axa timpului. Ediție omagială dedicată aniversării a 85 de ani de la nașterea membrului corespondent Ion GERU”, în cadrul căruia omagiatul a prezentat o lecție plenară cu titlul: ”Simetria inversării timpului cu aplicații în chimia coordinativă și cosmologie”. La eveniment au participat circa 40 de persoane.
Program
Webinar științific cu genericul: “SPONTANEOUS SYMMETRY BREAKING AND JAHN-TELLER EFFECTS” dedicat aniversării a 95 de ani de la nașterea Academicianului Isaac BERSUKER 10 februarie 2023  Program

Participări la emisiuni TV/Radio

Emisiunea ”Știința și inovarea” din 28 noiembrie 2021, TV Moldova 1 

Emisiunea „Spațiul Public” din 29 decembrie 2021, Radio Moldova


Rapoarte științifice

2020 2021 2022 2023 Final
Publicații

Monografii:

  1. DUCA, Gh.; VASEASHTA, A. Handbook of Research ”Emerging Developments and Environmental Impacts of Ecological Chemistry”. IGI Global, SUA., 2020. 649 p. ISBN13: 9781799812418, ISBN10: 1799812413, EISBN13: 9781799812432, doi: 10.4018/978-1-7998-1241-8.


Capitole în monografii şi culegeri (naţionale / internaţionale):

  1. GORINCIOI, N.N.; BERSUKER, I.B. Origin of puckering (buckling) of planar heterocycles and methods of its suppression. In: Heterocycles, Danielsen J.M.(ed.), Nova Science Publishers, Inc., 2020, p. 129-188. ISBN: 978-1-53617-804-3
  2. VASEASHTA, A.; DUCA, Gh,; CULIGHIN, E.; BOGDEVICI, O.; KHUDAVERDYAN, S. Smart and Connected Sensors Network for Water Contamination Monitoring and Situational Awareness. In book: Functional Nanostructures and Sensors for CBRN Defence and Environmental Safety and Security (NATO Science for Peace and Security Series C: Environmental Security), January 2020, pp 283-296. doi: http://doi.org/10.1007/978-94-024-1909-2_19.
  3. POVAR, I.; SPINU, O.; LUPASCU, T.; DUCA, Gh. Thermodynamic Stability of Natural Aqueous Systems. In: Handbook of Research ”Emerging Developments and Environmental Impacts of Ecological Chemistry”. IGI Global, SUA., 2020 pp 76-108, doi: 10.4018/978-1-7998-1241-8.ch004.
  4. DUCA, Gh.; MEREUTA, A.; TĂNĂSELIA, C.; LEVEI, E.; VELISCO, N. Assessment of Surface Water Pollution With Heavy Metals. In: Handbook of Research ”Emerging Developments and Environmental Impacts of Ecological Chemistry”. IGI Global, SUA., 2020, pp 212-228, doi: 10.4018/978-1-7998-1241-8.ch010.
  5. DUCA, Gh.; COVALIOV, V.; COVALIOVA, O. Intensive Biochemical Processes of Wastewater Treatment With High Caloricity Biogas Production. In: Handbook of Research ”Emerging Developments and Environmental Impacts of Ecological Chemistry”. IGI Global, SUA., 2020, pp 291-306, doi: 10.4018/978-1-7998-1241-8.ch013.
  6. GLADCHI V., BUNDUCHI E., ROMANCIUC L. Ecological Chemistry of Natural Waters. In: ”Emerging Developments and Environmental Impacts of Ecological Chemistry” de către Editura IGI Global, SUA, Co-editor Acad. Gh.Duca. https://www.igi-global.com/book/handbook-research-emerging-developments-environmental/231905., pp.197-211.


Articole în reviste internaţionale:

  1. DUCA, Gh., TRAVIN, S., VASEASHTA, A., GLADCHI, V., KOZLOV, Yu. Global warming – pro and contrary interpretations using modelling and analysis of two cities. In: Int. J. Global Warming, vol. 24, No. 2, 2021, pp. 108-130. DOI: 10.1504/IJGW.2021.115894
  2. DUCA, GH., BOLOCAN, N. Understanding the chemical reactivity of dihydroxyfumaric acid and its derivatives trough conceptual DFT. In: Revista de Chimie, 2021(4), 72, 162-174. https://doi.org/10.37358/RC.21.4.8465  (IF:  1,351)
  3. ДУКА, Г., БЛОНСКИ, В., ГЛАДКИ, В., ТРАВИН, С. Фотохимические превращения  тиолов на примере цистеина и их влияние на формирование редокс-состояния природных вод. В: Экологическая химия. 2021, 30(2); pp. 94–100. https://chemjournals.thesa.ru/eco/a/30_2/p93.pdf  (IF: 0,395)
  4. CIOCARLAN, A., HRISTOZOVA, G., ARICU, A., DRAGALIN, I., ZINICOVSCAIA, I., YUSHIN, N., GROZDOV, D., POPESCU, V. Determination of the elemental composition of aromatic plants cultivated industrially in the republic of moldova using neutron activation analysis. In: Agronomy. 2021, nr. 5(11), pp. 1-20. ISSN 2073-4395, DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy11051011  https://ibn.idsi.md/ro/vizualizare_articol/132488 (IF:  3,64)
  5. GORBACHEV, M.YU., GORINCHOY, N.N., ARSENE, I. Key Role of Some Specific Occupied Molecular Orbitals of Short Chain n-Alkanes in Their Surface Tension and Reaction Rate Constants with Hydroxyl Radicals: DFT Study. In: International Journal of Organic Chemistry, 2021, 11(1), pp. 1-13. DOI: https://doi.org/10.4236/ijoc.2021.111001 (IF: 0,58)
  6. SUBOTIN, Iu., DRUŢĂ, R., POPOVICI, V., COVACI, E., STURZA, R. Kinetic of ferced oxidation of grape seeds, walnuts and corn germs oils in the presence of antioxidants. In: Food and Nutrition Sciences, in print. https://www.scirp.org/journal/ paperinformation (IF: 1,04)
  7. VICOL, C., CIMPOIU, C., DUCA, G. Investigation of synergic/anti-synergic interactions of dihydroxifumaric acid and ascorbic acis with DPPH. In: Studia Universitatis Babeș-Bolyai Chemia. 2021, 66 (2), p. 49-58. DOI: 10.24193/subbchem.2021.2.04  (IF: 0,48)
  8. ZINICOVSCAIA, I., HRAMCO, C., CHALIGAVA, O., YUSHIN, N.,  GROZDOV, D., VERGEL, K.,  DUCA, Gh. Accumulation of potentially toxic elements in mosses collected in the Republic of Moldova. In: Plants. 2021, nr. 3(10), pp. 1-13. ISSN 2223-7747, DOI: 10.3390/plants10030471   https://ibn.idsi.md/ro/vizualizare_articol/126134 (IF: 2,762)
  9. ZINICOVSCAIA, I. et.al. Removal of metals from synthetic and real galvanic nickel-containing effluents by Saccharomyces cerevisiae. In: Chemistry and Ecology. 2021, nr. 1(37), pp. 83-103. ISSN 0275-7540. DOI: 10.1080/02757540.2020.1817404 https://ibn.idsi.md/ro/vizualizare_articol/126614 (IF:1,93)
  10. ZINICOVSCAIA, I., IVLIEVA, A., PETRITSKAYA, E., ROGATKIN, D., YUSHIN, N., GROZDOV, D., VERGEL, K., MAMULOVÁ-KUTLÁKOVÁ, K. Assessment of TiO2 Nanoparticles Accumulation in Organs and Their Effect on Cognitive Abilities of Mice. In: Physics of Particles and Nuclei Letters. 2021, nr. 3(18), pp. 378-384. ISSN 1547-4771. DOI: 10.1134/S1547477121030146  https://ibn.idsi.md/ro/vizualizare_articol/133995
  11. STURZA, R., DRUŢĂ, R., COVACI, E., DUCA, Gh., SUBOTIN I. Mecanisms of sunflower oil transforming into forces thermal oxidation processes. In: Journal of Engineering Science, vol. XXVII, no.3, 2020. https://doi.org/10.5281/zenodo.3949716
  12. DUCA, Gh.; TRAVIN, S.O. Reactions’ Mechanisms and Applications of Hydrogen Peroxide. American Journal of Physical Chemistry. 2020, 9(2). ISSN: 2327-2430 (Print); ISSN: 2327-2449 (Online). pp. 36-44. doi:10.11648/j.ajpc.20200902.13.
  13. DUCA, Gh.; COVALIOV, V.; COVALIOVA, O. Production, Structure and Photocatalytic Properties of Nanotubular TiO2. Environmental Engineering and Management Journal. 2020, 19(1), p. 1-10. – ISSN: 582-9596.
  14.  GORBACIOV, M.Yu., GORINCHOY, N.N., ARSENE, I. Key Role of Some Specific Occupied Molecular Orbitals of Short Chain n-Alkanes in Their Surface Tension and Reaction Rate Constants with Hydroxyl Radicals: DFT Study. International Journal of Organic Chemistry, 2021, vol. 11, No. 1, pp. 1-13. https://doi.org/10.4236/ijoc.2021.111001.


Articole în reviste naţionale:

  1. GORINCHOY, N.;  BALAN, I.; POLINGER, V.; BERSUKER, I.B. Pseudo Jahn-Teller origin of the proton-transfer energy barrier in the hydrogen-bonded [FHF]- system. Chemistry Journal of Moldova, 2021, 16(1), pp. 115-120. DOI: http://dx.doi.org/10.19261/cjm.2021.834
  2. LIS, A., GLADCHI, V., DUCA, Gh., TRAVIN, S. Sensitized photolysis of thioglycolic acid in aquatic environment. In: Chemistry Journal of Moldova. 2021, nr. 1(16), pp. 46-59. ISSN 1857-1727, DOI: 10.19261/cjm.2021.796. https://ibn.idsi.md/ro/vizualizare_articol/134252
  3. КОВАЛЕВА, О., КОВАЛЕВ, В. Фотокаталитическое обеззараживание патогенных бактериальных систем в водной среде.  In: Intellectus. 2021, Nr.3-4, pp.  ISSN 1810-7079.   http://www.agepi.md/ro/intellectus
  4. SANDU, M., TĂRÎŢĂ, A., GLADCHI, V., DRAGALINA, G. Conţinutul amoniacului neionizat în apele din râul Prut şi din afluenţii lui de stânga. In: Studia Universitatis Moldaviae, 2021, nr.1(141) Seria “Științe reale și ale naturii” ISSN 1814-3237 ISSN online 1857-498X, p.137-145.
  5. MOCANU, L., GONŢA, M., MATVEEVICI, V., DUCA, Gh., PORUBIN-SCHIMBĂTOR, V. Îndepărtarea cefalexinei din soluții apoase utilizând procesul fotocatalitic Fenton. In: Revista de Ştiinţă, Inovare, Cultură şi Artă „Akademos”. 2021, nr. 2(61), pp. 53-60. ISSN 1857-0461, DOI: 10.52673/18570461.21.2-61.03 
  6. КОВАЛЕВ, В.; КОВАЛЕВА, О. Биохимическая трансформация сероводорода и пути дезодорирования сточных вод. Studia Universitatis Moldaviae. Ser. “Şt. reale şi ale naturii”. 2020, Nr.6 (136), pp. 177-185. ISSN1814 3237, online 1857 498X, DOI: http://doi.org./10.5281/zenodo.4431823


Brevete de invenție

  1. COVALIOVA, O.; COVALIOV, V.; UNGUREANU, D.; COPTIUG, E. Instalaţie de decontaminare a toxinelor organice şi bacteriilor din mediul acvatic. Brevet MD 4738. Publ. 2021.01.31, BOPI 1/2021   
  2. COVALIOV, V.; COVALIOVA, O.; UNGUREANU, D. Instalaţie de obţinere a biogazului. Brevet MD 4744. Publ. 2021.02.28, BOPI 2/2021
  3. COVALIOV, Victor; SACHEVICI, Veaceslav; COVALIOVA, Olga; RUSNAC, Arcadie; POLESCHUK, Gheorgy. Procedeu de deodorizare a deşeurilor organice. Brevet MD 4750, 2021-10-31. http://www.db.agepi.md/inventions/    
  4. COVALIOV, Victor, COVALIOVA, Olga, NENNO, Vladimir, UNGUREANU, Dumitru, CIOBANU, Natalia, Dispozitiv pentru arderea fără fum a combustibilului gazos cu conţinut redus de metan. Brevet MD 4766. 2021-08-31. http://www.db.agepi.md/inventions/
  5. COVALIOV, Victor, COVALIOVA, Olga, NENNO, Vladimir, DUCA, Gheorghe, Procedeu de obţinere a biogazului. Brevet MD 4767. 2021-09-30. http://www.db.agepi.md/inventions/
  6. COVALIOV, V.; SACHEVICI, V.; COVALIOVA, O.; RUSNAC, A.; POLESCHUK, Gh.  Procedeu de deodorizare a deseurilor organice. Hotarire de acordare brevetului de inventie  nr.9705 din 2021.01.22