Sensores eletroquímicos baseados em polímeros molecularmente impressos sobre superfícies contendo grafeno e nanopartículas metálicas para a determinação de ácidos orgânicos na vinhaça de cana-de-açúcar

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Pereira, Thulio César
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Sensores eletroquímicos; Vinhaça de cana-de-açúcar; Ácido lático; Ácido málico; Grafeno; Nanoparticulas metálicas; Polímeros molecularmente impressos
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/183487

A vinhaça é um dos principais resíduos da indústria sucroalcooleira, obtida durante a produção do etanol na etapa de destilação, numa razão que varia de aproximadamente 10 a 14 litros para cada litro de etanol produzido. Apresenta uma coloração marrom escura, odor forte e desagradável, caracterizada também por baixos valores de pH e elevados valores de demanda química de oxigênio, o que tem relação com a elevada concentração de matéria orgânica presente. Apesar de ser considerada poluidora, ainda nos dias atuais a vinhaça vem sendo utilizada como fertilizante diretamente no solo dos próprios canaviais, principalmente devido á presença de fósforo, potássio e nitrogênio em sua composição. No entanto esta prática não estar sujeita a nenhuma fiscalização mais rígida e ao longo dos anos tem sido demonstrado que pode causar uma série de prejuízos ambientais. Nesse contexto pesquisas vêm sendo desenvolvidas com intuito de apontar destinos alternativos para a grande carga de vinhaça gerada anualmente. Uma opção atraente pode ser a aplicação de biorrefinarias, as quais permitem o aproveitamento das substâncias presentes neste resíduo. A fração orgânica da vinhaça é formada por uma série de compostos químicos de interesse, com destaque para os ácidos orgânicos, os quais são alguns dos principais subprodutos da fermentação microbiana de açúcares aplicada na produção do etanol. Esses compostos têm demonstrado importância nas mais diversas áreas de interesse, tais como alimentos, bebidas, medicina, cosméticos, biotecnologia e farmácia. Assim é de extrema importância o desenvolvimento de métodos analíticos que permitam a determinação desses compostos com sensibilidade, seletividade, rapidez e baixo custo. O presente trabalho propõe o desenvolvimento e aplicação de sensores eletroquímicos baseados em polímeros molecularmente impressos (MIP), como elementos de reconhecimento, obtidos em eletrodos modificados com óxido de grafeno reduzido (RGO) e nanopartículas de ouro (AuNPS) e cobre (CuNPs) para a determinação de ácido látioc e ácido málico, alguns dos principais ácidos orgânicos presentes na vinhaça de cana-de-açúcar. Os sensores desenvolvidos para a determinação do ácido lático (GCE-RGO- AuNPs-MIP) e do ácido málico (GCE-RGO-CuNPs-MIP), foram caracterizados eletroquimicamente utilizando as técnicas de voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), morfologicamente com as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM), confirmando que as modificações foram realizadas com sucesso na superfície do eletrodo. Os resultados foram analisados utilizando as técnicas de VC e voltametria de pulso diferencial (DPV), utilizando a espécie [Fe(CN)6]-3/-4 como sonda eletroquímica. Os métodos desenvolvidos para o ácido lático e ácido málico apresentaram baixos valores para LD (8,9 x 10-11 mol L-1 e 6,6 x 10-11 mol L-1) e LQ (1,9 x 10-10 mol L-1 e 2,2 x 10-10 mol L-1), respectivamente, com uma ampla faixa linear de trabalho, boa sensibilidade. Os sensores foram aplicados com êxito para a determinação dos ácidos na vinhaça de cana de açúcar, sendo determinada uma concentração de 2,32 x 10-6 mol L-1 de ácido lático e 1,7 x 10-7 mol L-1 de ácido málico. Os ensaios de recuperação realizados demonstraram que o método desenvolvido apresentou boa exatidão, podendo ser considerado uma boa opção para a determinação de ácidos orgânicos em vinhaça de cana de açúcar, para o ácido lático os valores recuperados variaram de 97,7 % a 105,1 %, para o ácido málico a variação foi de 97,4 % a 104%.