Aplicações fotoquímicas e eletroquímicas sustentáveis com aproveitamento do resíduo industrial areia de fundição: degradação do retardante de chamas 3,3\',5,5\' - tetrabromobisfenol A em matrizes ambientais, geração de hidrogênio e redução de nitrogênio

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Xavier, Chubraider
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: areia de fundição; chromatography; cromatografia; foundry sand; hidrogênio; hydrogen; nitrogen; nitrogênio; TBBPA
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-25032025-101111/

O objetivo desse trabalho foi empregar o resíduo industrial areia de fundição (FS) na remediação ambiental de sistemas aquáticos por processos oxidativos avançados, tendo como modelo o retardante de chamas 3,3\',5,5\'-tetrabromobisfenol A (TBBPA), bem como avaliar a evolução eletroquímica de hidrogênio (HER) e a redução eletroquímica de nitrogênio (NRR). Para tanto, verificou-se a necessidade de purificação do resíduo, por tratamento térmico, para eliminação do ligante carbonáceo, e obteve-se que a FS é majoritariamente composta por SiO2, Al2O3 e Fe2O3. Visando-se os estudos de degradação, desenvolveu-se e validou-se um método analítico por UHPLC-MS/MS a partir do protocolo revisado 2005-01 EPA, e da RDC 166/2017 da ANVISA. Foi assim desenvolvido um método de quantificação de TBBPA em água ultrapura, água de abastecimento, água de rio e seus sedimentos superficiais, empregando-se como branco um ponto de coleta próximo a nascente. O método apresentou boa seletividade para todas as matrizes, adequada na faixa de (2 a 200 µg L-1 e 1 a 100 µg g-1), para as curvas ponderadas (de 0,993 a 0,998) com resíduo padronizado inferiores a 20% para os pontos da curva, simetria de banda cromatográfica entre 0,8 a 1,2; além de recuperação entre 70 a 120% e repetibilidade e reprodutibilidade com erro padronizado inferior a 20% para todas as matrizes, além de efeitos matriz infereriores a 10% e Eco Score acima de 70 para água e sedimentos. Os limites de detecção estiveram entre 27 a 33 ng L-1 e 77 ng g-1, mas ainda assim detectou-se o TBBPA apenas nos sedimentos da malha hídrica de São Carlos. A FS (100 mg L-1) purificada (PFS) apresentou um desempenho adequado para reações de foto-Fenton com 95% de TBBPA (100 µg L-1) em água ultrapura, 92% em água de abastecimento, 85% em água de rio, próximo a nascente, e 51% em um ponto de jusante de ETE, em um tempo de 15 min de reação e 313 µmol L-1 de H2O2, apresentando comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, e gerando produtos de degradação aparente centenas de vezes menos tóxicos, pelos cálculos do ECOSAR v 2.2. Ao passo que em eletrodos de pasta de carbono 10% de FS em massa, operando em pH neutro, apresentou atividade para HER com aglutinante de óleo mineral, NADES e líquidos iônicos, sendo com o último possível expressar eletrocatálise para NRR. Nas melhores condições de eletrodo (20% óleo mineral:líquido iônico OPyPF6 1:1, 10% PFS) apresentou uma taxa geométrica de 2,9 µmol h-1cm-2, TON de 6407, eficiência faradaica de 75,8% e Eco Score verde de 88. Dessa forma o resíduo industrial permitiu aplicações sustentáveis, pelas métricas verdes, em degradação de poluentes e reações envolvendo vetores energéticos.