Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40035
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.creatorMendonça, Maria Zizi Martins-
dc.date.accessioned2023-12-27T14:51:42Z-
dc.date.available2023-12-27T14:51:42Z-
dc.date.issued2023-11-29-
dc.identifier.citationMENDONCA, Maria Zizi Martins. Desenvolvimento de eletrodos modificados com biocarvão da casca de café: potenciais aplicações para a quantificação do fungicida carbendazim e metais pesados cádmio e chumbo. 2023. 131 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.607.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40035-
dc.description.abstractWith the increase in coffee production, the husks resulting from the processing process of this bean are a widely generated agro-industrial residue with potential for environmental pollution. The pyrolysis of this biomass, in addition to being an alternative for recycling this waste, produces biochar, a material whose application in the development of sustainable pollutant quantification technologies has been studied. Rich in carbon and low cost, biochar can be used as an electrode modifier due to its ability to spontaneously adsorb organic and inorganic substances. This work proposes the use of coffee husk biochar as an electrode modifier for the determination of inorganic and organic pollutants. Firstly, a biochar-modified carbon paste electrode (BC-CPE) was manufactured and used for the simultaneous determination of Cd2+ and Pb2+ ions employing Differential Pulse Adsorptive Redissolution Voltammetry (DPAdsV). Several biochars (n = 8) were prepared under different conditions optimized by 2³ factorial design (final temperature, heating rate and heating time) and characterized by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS). Using the optimized BC-CPE (25% m/m biochar pyrolyzed at 300 °C for 50 min at a heating rate of 10ºC/min) under ideal preconcentration conditions (10 min under stirring in a solution at pH 7 ,0), detection limits for Cd2+ and Pb2+ of 1.7 and 0.2 μg L−1, respectively, were obtained. The precision of the method was proven by repeatability (RSD < 4.5%; n = 5) and inter-electrode reproducibility (RSD < 4.4%; n = 5). The optimized method was applied for the simultaneous determination of Pb2+ and Cd2+ in water samples, obtaining recovery values between 81 and 122%. Subsequently, a biochar-modified composite based on 3D-printed insulating substrate coated with a conductive composite of graphite, biochar and acrylonitrile butadienestyrene (BC300-G-ABS) was manufactured and used for the determination of the fungicide carbendazim by Square Wave Voltammetry (SWV). The electrochemical measurement parameters pH and supporting electrolyte were optimized for the BC300-G-ABS (pH=2.0 and 0.2 mol L-1 phosphate solution). The optimized biochar percentage was 10% (m/m). The SWV parameters Estep, frequency and pulse amplitude were optimized as 2 mV, 15Hz and 120 mV, respectively. Under optimized conditions the BC300-G-ABS showed a LD of 0.05 µmol L-1 and LQ of 0.18 µmol L-1, values lower than the maximum value allowed for drinking water, which is approximately 0.63 µmol L-1 according to Ordinance 888/2021 of the Ministry of Health and the guidelines of the World Health Organization (WHO). The BC300-G-ABS exhibited precision for through interelectrode (RSD = 6.21%, n=6) and interday (RSD = 6.96%, n=10) reproducibility and repeatability (4.32; 2.93 and 2.66%, n=10 for 3, 6 and 9 µmol L-1 of carbendazim respectively). The BC300-G-ABS presented a linear range from 0.25 to 15 µmol L-1 (R = 0.998) and was used to quantify carbendazim in samples of drinking water and river water, the optimized method showed accuracy with recoveries varying between 92.7 and 96.43%. Biochar produced from coffee waste, in addition to being a green, sustainable and a high added value material, has also proven to be an excellent electrode modifier, which contributes to the circular economy, as agro-industrial waste is reused in the analysis of agricultural pesticides and heavy metals.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectBiocarvãopt_BR
dc.subjectBiocharpt_BR
dc.subjectEletrodos modificadospt_BR
dc.subjectModified electrodespt_BR
dc.subjectEletroanálisept_BR
dc.subjectElectroanalysispt_BR
dc.subjectAnálise de traçospt_BR
dc.subjectTrace analysispt_BR
dc.titleDesenvolvimento de eletrodos modificados com biocarvão da casca de café: potenciais aplicações para a quantificação do fungicida carbendazim e metais pesados cádmio e chumbopt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of electrodes modified with biochar from coffee husks: potential applications for quantifying the fungicide carbendazim and heavy metals cadmium and leadpt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Melo, Edmar Isaias de-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7960282543025449pt_BR
dc.contributor.advisor-co2Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da-
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7504196787086099pt_BR
dc.contributor.advisor1Cardoso, Vicelma Luiz-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7947426011712250pt_BR
dc.contributor.referee1Santos, André Luiz dos-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3299204309097010pt_BR
dc.contributor.referee2Rocha, Diego Pessoa-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5001705891979032pt_BR
dc.contributor.referee3Vieira, Rafael Bruno-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6373988987586203pt_BR
dc.contributor.referee4Dornellas, Rafael Machado-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2321935285011196pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4446232134760680pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoCom o aumento na produção de café, as cascas resultantes do processo de beneficiamento deste grão são um resíduo agroindustrial amplamente gerado e com potencial de poluição ambiental. A pirólise desta biomassa, além de promover a reciclagem deste resíduo, produz o biocarvão, material cuja aplicação no desenvolvimento de tecnologias sustentáveis de quantificação de poluentes tem sido estudada. Rico em carbono e de baixo custo, o biocarvão pode ser utilizado como modificador de eletrodos devido a sua capacidade de adsorver espontaneamente substâncias orgânicas e inorgânicas. Esta tese propõe o uso de biocarvão da casca de café como modificador de eletrodos para a determinação de poluentes inorgânicos e orgânicos. Primeiramente, um eletrodo de pasta de carbono modificado com biocarvão (BC-CPE) foi fabricado e utilizado para a determinação simultânea de íons Cd2+ e Pb2+ por Voltametria de Redissolução Adsortiva de Pulso Diferencial (DPAdsV). Vários biocarvões (n = 8) foram preparados em diferentes condições otimizadas por planejamento fatorial 2³ (temperatura final, taxa de aquecimento e tempo de aquecimento) e caracterizados por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia por Energia Dispersiva (MEV-EDS). Utilizando o BC-CPE otimizado (25% m/m de biocarvão pirolisado a 300 °C durante 50 min a uma taxa de aquecimento de 10ºC/min) nas condições ideais de pré-concentração (10 min sob agitação em uma solução a pH 7,0), foram obtidos os limites de detecção para Cd2+ e Pb2+ de 1,7 e 0,2 μg L−1, respectivamente. A precisão do método foi comprovada pela repetibilidade (RSD < 4,5%; n = 5) e reprodutibilidade inter-eletrodo (RSD < 4,4%; n = 5). O método otimizado foi aplicado para a determinação simultânea de Pb2+ e Cd2+ em amostras de água, obtendo-se valores de recuperação entre 81 e 122%. Posteriormente, um sensor modificado com biocarvão baseado um substrato isolante impresso em 3D revestido com compósito condutor de grafite, biocarvão e acrilonitrilo butadienoestireno (BC300-G-ABS) foi fabricado e empregado na a determinação do fungicida carbendazim por Voltametria de Onda Quadrada (SWV). Os parâmetros de medição eletroquímica pH e eletrólito suporte foram otimizados para o BC300-G-ABS (pH=2,0 e solução fosfato 0,2 mol L-1). A porcentagem de biocarvão otimizada foi de 10% (m/m). Os parâmetros incremento de potencial, frequência e amplitude de pulso da SWV foram otimizados como 2 mV, 15Hz e 120 mV, respectivamente. Sob condições otimizadas o BC300-G-ABS apresentou LD de 0,05 µmol L-1 e LQ de 0,18 µmol L-1, valores inferiores ao valor máximo permitido para água potável, que é de aproximadamente 0,63 µmol L-1 conforme Portaria 888/2021 do Ministério da Saúde e diretrizes da Organização Mundial de Saúde (OMS). O BC300-G-ABS exibiu precisão por meio das reprodutibilidades intereletrodos (RSD = 6,21%, n=6) e interdias (RSD = 6,96%, n=10) e da repetibilidade (4,32; 2,93 e 2,66%, n=10 para 3, 6 e 9 µmol L-1 de carbendazim respectivamente). O BC300-G-ABS apresentou uma faixa linear de 0,25 a 15 µmol L-1 (R = 0,998) e foi utilizado para quantificação de carbendazim em amostras de água potável e água de rio, o método otimizado apresentou exatidão com recuperações variando entre 92,7 e 96,43%. O biocarvão produzido a partir de resíduos de café, além de ser um material verde, sustentável e com alto valor agregado, também se mostrou um excelente modificador de eletrodos, o que contribui para a economia circular, visto que um resíduo agroindustrial é reutilizado na análise de defensivos agrícolas metais pesados.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.sizeorduration131pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApt_BR
dc.embargo.termsIII - resultados de pesquisa cujo conteúdo seja passível de ser patenteado ou publicado em livros e capítulos;pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.607pt_BR
dc.orcid.putcode149512273-
dc.crossref.doibatchid22c2c65d-02b4-4579-9e8b-fb2a6c04a69e-
dc.subject.autorizadoEngenharia químicapt_BR
dc.description.embargo2025-12-20-
dc.subject.odsODS::ODS 2. Fome zero e agricultura sustentável - Acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhoria da nutrição e promover a agricultura sustentável.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DesenvolvimentoEletrodosModificados.pdf
  Until 2025-12-20
Tese7.62 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.