Adsorção de anti-hipertensivos do meio aquoso por biocarvões preparados de resíduos vegetais após estudos de predição e priorização de fármacos
| Ano de defesa: | 2026 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Inglês: | |
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| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23630 |
Resumo: | Pharmaceutical compounds have been widely detected as emerging contaminants (EC) in aquatic environments, standing out for their persistence, low biodegradability, and potential risks to health and ecosystems, even at low concentrations. Approximately 80% of global wastewater does not receive adequate treatment, contributing to the continuous release of these compounds, since part of the administered doses is excreted unchanged or as active metabolites. Among alternative technologies, biosorption has stood out for its efficiency, low cost, and sustainability. In this context, the present work proposed a systematic step for predicting and prioritizing pharmaceuticals, based on the integration of criteria of environmental occurrence, toxicity, and consumption data, to identify and select compounds of greater environmental relevance in the state of São Paulo. From this process, the antihypertensive drugs methyldopa (MDP) and doxazosin (DOX) were selected. For their removal, carbonaceous biosorbents, CL and BC, were developed from yeast residues and cork powder, respectively, which were modified with magnetic nanoparticles (NP), resulting in the magnetic bionanocomposites CL-NP and BC-NP. The materials obtained were characterized by FTIR, XRD, SEM, and determination of the pH at the point of zero charge (pHPZC). Batch adsorption tests evaluated the effects of solution pH, contact time, biosorbent dosage, and sorption capacity. The results indicated that sorption was favorable across the entire pH range investigated (6-10), and that a dosage of 0.5 g L–1 showed the best performance in the tests. Equilibrium was reached in approximately 30 minutes, with a better fit to the pseudo-second-order kinetic model, suggesting a process predominantly controlled by chemisorption. Sorption capacities ranged from 7.48 to 38.76 mg g–1, and equilibrium data indicated the presence of heterogeneous surfaces. Therefore, the developed biosorbents demonstrated high potential in removing the prioritized pharmaceuticals, highlighting the importance of the prediction and prioritization step, and reinforcing the viability of using agro-industrial waste as an efficient, accessible, and environmentally sound strategy for treating contaminated water. |
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Approximately 80% of global wastewater does not receive adequate treatment, contributing to the continuous release of these compounds, since part of the administered doses is excreted unchanged or as active metabolites. Among alternative technologies, biosorption has stood out for its efficiency, low cost, and sustainability. In this context, the present work proposed a systematic step for predicting and prioritizing pharmaceuticals, based on the integration of criteria of environmental occurrence, toxicity, and consumption data, to identify and select compounds of greater environmental relevance in the state of São Paulo. From this process, the antihypertensive drugs methyldopa (MDP) and doxazosin (DOX) were selected. For their removal, carbonaceous biosorbents, CL and BC, were developed from yeast residues and cork powder, respectively, which were modified with magnetic nanoparticles (NP), resulting in the magnetic bionanocomposites CL-NP and BC-NP. The materials obtained were characterized by FTIR, XRD, SEM, and determination of the pH at the point of zero charge (pHPZC). Batch adsorption tests evaluated the effects of solution pH, contact time, biosorbent dosage, and sorption capacity. The results indicated that sorption was favorable across the entire pH range investigated (6-10), and that a dosage of 0.5 g L–1 showed the best performance in the tests. Equilibrium was reached in approximately 30 minutes, with a better fit to the pseudo-second-order kinetic model, suggesting a process predominantly controlled by chemisorption. Sorption capacities ranged from 7.48 to 38.76 mg g–1, and equilibrium data indicated the presence of heterogeneous surfaces. Therefore, the developed biosorbents demonstrated high potential in removing the prioritized pharmaceuticals, highlighting the importance of the prediction and prioritization step, and reinforcing the viability of using agro-industrial waste as an efficient, accessible, and environmentally sound strategy for treating contaminated water.Compostos farmacêuticos têm sido amplamente detectados como contaminantes emergentes (CE) em ambientes aquáticos, destacando-se por sua persistência, baixa biodegradabilidade e potenciais riscos à saúde e aos ecossistemas, mesmo em baixas concentrações. Cerca de 80% das águas residuais globais não recebem tratamento adequado, contribuindo para a liberação contínua desses compostos, uma vez que parte das doses administradas é excretada inalterada ou como metabólitos ativos. Entre as tecnologias alternativas, a biossorção tem se destacado pela eficiência, baixo custo e sustentabilidade. Neste contexto, o presente trabalho propôs uma etapa sistemática de predição e priorização de fármacos, baseada na integração de critérios de ocorrência ambiental, toxicidade e dados de consumo, com o objetivo de identificar e selecionar compostos de maior relevância ambiental no estado de São Paulo. A partir desse processo, foram selecionados os anti-hipertensivos metildopa (MDP) e doxazosina (DOX). Para sua remoção, foram desenvolvidos biossorventes carbonáceos, CL e BC, a partir de resíduos de levedura e pó de cortiça, respectivamente, que foram modificados com nanopartículas magnéticas (NP), originando os bionanocompósitos magnéticos CL-NP e BC-NP. Os materiais obtidos foram caracterizados por FTIR, DRX, MEV e determinação do ponto de carga zero (pHPCZ). Os ensaios de adsorção em batelada avaliaram os efeitos do pH da solução, tempo de contato, dosagem do biossorvente e capacidade de sorção. Os resultados indicaram que a sorção foi favorável em toda a faixa de pH investigada (6-10), e que a dosagem de 0,5 g L–1 apresentou melhor desempenho nos ensaios. O equilíbrio foi atingido em aproximadamente 30 minutos, com melhor ajuste ao modelo cinético de pseudo-segunda ordem, sugerindo um processo predominantemente controlado por quimissorção. As capacidades de sorção variaram entre 7,48 e 38,76 mg g–1, e os dados de equilíbrio indicaram a presença de superfícies heterogêneas. Dessa forma, os biossorventes desenvolvidos demonstraram elevado potencial na remoção dos fármacos avaliados, evidenciando a importância da etapa de predição e priorização, além de reforçar a viabilidade do uso de resíduos agroindustriais como uma estratégia eficiente, acessível e ambientalmente adequada para o tratamento de águas contaminadas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo nº 88887.940746/2024-00porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-SoUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessContaminantes EmergentesBiossorçãoCarvão AtivadoFármacos Anti-HipertensivosEmerging ContaminantsBiosorptionActivated CarbonAntihypertensive DrugsCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA3. Saúde e Bem-Estar6. Água Potável e Saneamento14. Vida na ÁguaAdsorção de anti-hipertensivos do meio aquoso por biocarvões preparados de resíduos vegetais após estudos de predição e priorização de fármacosAdsorption of antihypertensive drugs from aqueous medium by biochars prepared from plant waste after drug prediction and prioritization studiesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALdissertacao_jonatas_ramos_2026.pdfdissertacao_jonatas_ramos_2026.pdfapplication/pdf4651884https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/743f0880-ab8d-4253-9a32-05ee5b6e0e34/downloadf209b5e1f78f5f5fe92c8316bc3e0cb9MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/28263c00-ebe6-49b1-86af-edce49fec522/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD52falseAnonymousREADTEXTdissertacao_jonatas_ramos_2026.pdf.txtdissertacao_jonatas_ramos_2026.pdf.txtExtracted texttext/plain103294https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/c81f0543-60de-478e-b3a0-20258ef83798/downloadef2d2ef45087540779e18c6a7831a196MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILdissertacao_jonatas_ramos_2026.pdf.jpgdissertacao_jonatas_ramos_2026.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4074https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/21586e72-1e9d-4fb8-bff5-b88b66db6703/download95f2b84c6fa9b4f90c919ee5e00f995fMD54falseAnonymousREAD20.500.14289/236302026-02-13T03:01:42.686717Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23630https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222026-02-13T03:01:42Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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