Pós-Graduação Multicêntrico Química

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PPGMQ-MG - Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais.

O Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais, formado pelas Instituições de Ensino Superior Federais denominadas Nucleadoras (UFJF, UNIFAL e UFU) e pelas Instituições de Ensino Superior Federais denominadas Associadas (UFLA, UFSJ, UFVJM, UFTM, UNIFEI, UFV, UFOP e CEFET-MG).

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Ânodos tridimensionais com elevado tempo de vida útil para a produção eletroquímica de ozônio a partir da eletrólise da água pura
(UFVJM, 2017) Sousa, Lindomar Gomes de; Silva, Leonardo Morais da; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Silva, Leonardo Morais da; Cestarolli, Dane Tadeu; Franco, Débora Vilela; Mourão, Henrique Aparecido de Jesus Loures; Ferreira, Lucas Franco
Eletrodos constituídos de β-PbO2 foram preparados mediante inclusão de íons Fe3+ no processo de eletrodeposição do PbO2, usando como substrato tela de aço (ASTM 316) para obter eletrodos permeáveis à fluidos. A análise de difração de raios X revelou preferência na formação da fase β-PbO2 em relação à fase α-PbO2. Imagens de MEV revelou uniformidade com alterações superficiais devido à inclusão de Fe3+. Foi realizado eletrólise de água pura usando um eletrodo polimérico sólido (EPS) em um reator filtro prensa visando a produção eletroquímica de ozônio (PEO), obtendo uma eficiência de corrente da PEO (ΦPEO) de 10% com produção de ozônio de 1,58 g h─1 e consumo de energia de 0,250 kW h g─1. Eletrólise prolongada (t = 60 dias, j = 1,0 A cm─2 e 24 °C) demostrou estabilidade na tensão do reator (U) e na ΦPEO. Também foi eletrodepositado β-PbO2 em substrato de tecido de carbono tipo sarja para a mesma finalidade. A análise de difração de raios X revelou preferência da fase β- PbO2 em relação à α-PbO2. Imagens de MEV mostrou uniformidade com alterações superficiais devido à inclusão de Fe3+. Na PEO foi obtido uma ΦPEO de 9,5%, com produção de ozônio de 1,40 g h─1 e consumo de energia de 0,290 kW h g─1. Eletrólise prolongada (t = 30 dias, j = 1,0 A cm─2 e 24 °C) demostrou estabilidade de U e na ΦPEO. Foram realizadas otimizações, possibilitando reduzir o custo de produção do conjunto eletrodo membrana (MEA) e aumento na ΦPEO em 4% e redução dos custos energéticos em 40%. O ozônio produzido foi utilizado para degradar solução de paracetamol (PCT) (20, 30 e 50 mg dmdm─3) em função do pH (ácido, natural (6,3) e alcalino) e tempo de ozonização. A análise espectrofotométrica/UV e cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) revelaram que a degradação é mais pronunciada em meios alcalinos, com uma menor energia elétrica por ordem (EEO). Estudos de demanda química de oxigênio (DQO) revelaram uma redução de 80% de DQO para a degradação em pH 10. Verificou-se uma tendência entre dados DQO e CLAE com espectrofotométrica/UV em 243 nm. O estudo de ressonância magnética nuclear (RMN), após a ozonização, revelou que a oxidação do PCT ocorreu através da ruptura do anel aromático, oxidada para HCO3−, sem alteração no grupo acetamida. Com a construção de um novo reator para degradar PCT, Reator PVC 50, possibilitou reduzir os custos de degradação do PCT em até 60%, em relação à degradação utilizando o reator de vidro.
Avaliação toxicológica e remoção de mercúrio(II) em águas contaminadas e resíduos de mineração da bacia do Rio Doce usando nanoadsorventes de δ-FeOOH modificado quimicamente
(UFVJM, 2019) Maia, Luiz Fernando Oliveira; Rodrigues, Jairo Lisboa; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Rodrigues, Jairo Lisboa; Pereira, Márcio César; Carneiro, Maria Fernanda Hornos; Faria, Márcia Cristina da Silva
O mercúrio é considerado uma das “principais substâncias perigosas” pela Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR), Agência de Substâncias Tóxicas e Registro de Doenças, devido à sua persistência, bioacumulação e toxicidade no meio ambiente. Nesse sentido, tem-se desenvolvidos novos métodos de remoção deste elemento em águas residuais com a finalidade de alcançar os limites estabelecidos pela legislação. Portanto, é imprescindível que se possa além de quantificar com exatidão as concentrações deste metal presente na água, mas também seja possível prover de meios eficientes e de baixo custo para recuperar áreas contaminadas, como áreas que recebem resíduos provenientes do processo de mineração, de indústrias químicas ou até mesmo de desastres ambientais, como o ocorrido na cidade de Mariana-MG, devido a ruptura da barragem da Samarco. Dessa forma, a síntese de nanomateriais de ferro podem representar um avanço na remediação ambiental, unindo a grande afinidade que estes materiais possuem com metais à eficiência promovida pela elevada área superficial proporcionada pelas nanopartículas. Nesse sentido, o presente trabalho teve como objetivo (i) sintetizar nanopartículas de δ-FeOOH e modificá-las quimicamente para remoção de mercúrio em águas contaminadas e (ii) realizar análises físico-químicas e toxicológicas em amostras de água do Rio Doce. Os nanomateriais foram caracterizados pelas ténicas difração de raios X (DRX), espectroscopia de infravermelho por reflectância total atenuada (FTIR-ATR), espectroscopia raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), medidas de áreas superficial específica (BET), medidas de magnetização por magnetometria de amostra vibrante (VSM) e potencial zeta. As capacidades de adsorção dos adsorventes foram investigadas em função do pH, do tempo, da concentração inicial de mercúrio e presença de interferentes. A capacidade máxima de adsorção de nanopartículas de δ-FeOOH, δ-FeOOH oco e Cis-δ-FeOOH pelo mercúrio foi de 34,72, 89,1 e 217,13 mg g-1, respectivamente, em pH 7, aplicando a isoterma de Langmuir. Devido ao grande desempenho dos adsorventes na remoção de mercúrio, foram criados filtros dos nanomateriais. Os filtros foram altamente eficientes para tratar a água contaminada com mercúrio de amostras do rio Doce, reduzindo a concentração abaixo dos limites permitidos. As análises físico-químicas das amostras do rio Doce verificaram que o parâmetro turbidez estava bem acima do máximo permitido pela resolução do CONAMA 357/2005 indicando grande presença de material sólido suspenso que reduz a transparência e a qualidade da água. Além disso, os metais que se encontraram em maior concentração e acima dos limites estabelecidos pelo CONAMA foram: Ferro, Alumínio, Manganês e Mercúrio. Entretanto, as concentrações desses metais foram reduzidas quando as amostras do rio Doce foram filtradas usando nanopartículas de δ-FeOOH. Para os ensaios toxicológicos usando o bioindicador Allium cepa não houve diferenças significativas das análises citotóxicas e mutagênicas entre a água bruta e água tratada. No entanto, para a amostra tratada foram observadas diminuição do índice mitótico e aumento da frequência de micronúcleos em função possivelmente da presença de nanopartículas δ-FeOOH, sendo então necessário futuras pesquisas na área nanotoxicologia e nanogenotoxicologia.
Células solares a combustível para produção de H2O2 e geração de eletricidade
(UFVJM, 2021) Andrade, Tatiana Santos; Pereira, Márcio César; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Oliveira, Henrique dos Santos; Santos, Andreia Teixeira Oliveira; Coelho, Jakelyne Viana; Rodrigues, Jairo Lisboa
O desenvolvimento de células solares a combustível (PFCs) a partir de materiais acessíveis e que funcionem sem aplicação de potencial externo são de vasto interesse para diversificação da matriz energética com fontes de energia renovável. Além disso, esses dispositivos possibilitam o aproveitamento de diferentes tipos de águas residuárias promovendo dupla vantagem ambiental. À vista disso, nesse trabalho configurou-se dois tipos de PFCs que funcionassem sem aplicação de potencial empregando luz solar e a partir de óxidos metálicos de baixo custo, TiO2 ou BiVO4. A primeira PFC visou aproveitamento de compostos orgânicos ou inorgânicos para produção de H2O2: um importante produto químico que também pode ser aplicado como combustível. A segunda PFC objetivou a geração de eletricidade a partir do H2O2 como combustível. Os dois dispositivos aqui desenvolvidos apresentaram resultados de alta performance que conferem relevante progresso no desenvolvimento de células solares a combustível. A PFC para produção de H2O2 alcançou eficiência faradaica de 100% quando empregado eletrólito de NaHCO3 e fotoeletrodo de TiO2-CdS ou TiO2-CdSe. Essa eficiência é reportada pela primeira vez em fotocélula a combustível para produção de H2O2 utilizando TiO2. Já a PFC com oxidação de H2O2 empregou fotoeletrodos em configuração tandem com fotoeletrodos de W-BiVO4-V2O5 e Cu2O-CuO. Além de promover avanço pertinente em PFCs utilizando 2 absorvedores, a melhor fotocélula apresentou densidade de potência de 0.85 mW cm-2. Esse resultado é pelo menos 6 vezes mais alto que outros estudos reportados, e representa a maior potência alcançada para fotocélulas a combustível de H2O2. Além disso, também se avaliou o efeito de diferentes eletrólitos em relação ao desempenho e estabilidade da PFC, obtendo uma corrente estável de 3.4 mA cm-2.
Composição química de extrativos lipofílicos de madeira de acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.)
(UFVJM, 2019) Oliveira, Gliciane Ramos Azevedo; Silvério, Flaviano Oliveira; Grasel, Fábio dos Santos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Silvério, Flaviano Oliveira; Pinho, Gevany Paulino de; Baraúna, Edy Eime Pereira; Baldin, Talita; Cassimiro, Douglas Lopes
O presente estudo, realizado em duas etapas, teve como objetivo geral avaliar a composição química de extrativos lipofílicos de madeira de Acacia mearnsii De Wild. A primeira etapa do estudo teve como objetivo a determinação do teor de extrativos de amostras de madeira de acácia-negra com quatro anos de idade usando extração em Soxhlet e caracterização dos extrativos por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas e espectroscopia na região do infravermelho. Na extração, obteve-se 1,68% e 0,68% de extrativos totais e lipofílicos, respectivamente. Os compostos detectados nos extrativos lipofílicos são constituídos principalmente por ácidos graxos (~ 32,8 mg kg-1) e esteróis (26,9 mg kg-1). Já na segunda etapa do estudo, a composição química dos extrativos lipofílicos da madeira de A. mearnsii de 4, 7, 10 e 13 anos, foram analisadas. A madeira, proveniente de árvores de 7, 10 e 13 anos, apresentaram teores de extrativos lipofílicos de 0,23, 0,28 e 0,28% (m/m), respectivamente. Entretanto, a madeira de 4 anos apresentou aproximadamente o dobro desses valores (0,60% m/m). Os extrativos lipofílicos foram caracterizados por cromatografia em fase gasosa, antes e após a hidrólise alcalina. As principais classes químicas identificadas foram ácidos graxos (27,11 a 95,0 mg kg-1), esteróis (20,5 a 55,7 mg kg-1), compostos aromáticos (0,75 a 13,2 mg kg-1), álcoois graxos (0,0 a 3,46 mg kg-1) e hidrocarbonetos (0,0 a 2,62 mg kg-1), antes e após a hidrólise. Pode-se verificar que os extrativos da madeira de A. mearnsii apresentaram concentrações inferiores dos constituintes, principalmente de ácidos graxos e esteróis, quando comparadas às concentrações de extrativos de madeira de eucalipto obtidas em outros estudos. Isso indica que a madeira de acácia-negra apresenta vantagens em relação à madeira de eucalipto, considerando a formação de depósitos de pitch. Além disso, verificou-se que os extrativos de madeira de árvores de 7, 10 e 13 anos apresentaram semelhança na identificação e caracterização dos compostos, indicando que madeiras provenientes de árvores com idade superior a 4 anos podem apresentar menor propensão a problemas de depósitos de pitch.
Confecção, caracterização e aplicação de eletrodos permeáveis à fluidos a base de óxidos metálicos mistos nos processos oxidativo avançados eletroquímicos
(UFVJM, 2018) Faria, Emanuel Roberto; Silva, Leonardo Morais da; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Silva, Leonardo Morais da; Ferreira, Lucas Franco; Cestarolli, Dane Tadeu; Franco, Débora Vilela; Mourão, Henrique Aparecido de Jesus Loures
Os processos oxidativos avançados eletroquímicos têm demonstrado uma grande eficiência na degradação/oxidação de poluentes emergentes e vêm se tornando uma alternativa tecnológica viável para solucionar um dos maiores problemas enfrentada pela sociedade moderna que é a poluição/contaminação das águas. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de eletrodos permeáveis a fluidos, a base de óxidos metálicos compostos por níquel e cobalto, na oxidação eletroquímica de poluentes, em água livre de eletrólitos. Os eletrodos de malha de óxidos mistos, denominados de EMOM-NixCo(1-x)Oy, com x = 0,9, 0,8 e 0,3, foram concebidos, fabricados e caracterizados "in-situ" e "ex-situ" por diferentes técnicas analíticas. Pelas imagens de MEV e dos parâmetros eletroquímicos (Porosidade Eletroquímica e Fator de Morfologia) foi verificado que a composição x = 0,3 (NiCo2O4) exibiu a camada de óxido mais compacta (ausência de rachaduras/fissuras profundas). Além disso, a reação de captura de radicais livres do tipo (•OH) empregando-se o reagente N,N-dimetil-p-nitrosoanilina (RNO) revelou que os EMOMs apresentam um bom desempenho para a geração de radicais hidroxilas fracamente adsorvidos durante a eletrólise da água conduzida na ausência de um eletrólito líquido convencional, podendo ser considerados eletrodos inativos. Posteriormente, os EMOMs foram testados e avaliados na degradação eletroquímica de um poluente emergente ( diclofenaco de sódio) em água livre de eletrólitos em função da concentração inicial do fármaco (CIF) e da densidade de corrente aparente (j). Segundo os dados obtidos via espectroscopia do UV-Vis , CLAE e DQO, foi constatado, que de maneira geral, a oxidação (conversão/mineralização) de diclofenaco é pouco influenciada pelas composições dos EMOMs, sendo bastante influenciada pelas variáveis operacionais j e CIF. Por sua vez, analisando o desempenho de cada eletrodo ficou evidenciado que a composição x = 0,3 obteve o melhor desempenho global, tendo em vista, principalmente, ao menor gasto de energia elétrica por ordem (EEO). Finalmente, o EMOM-NiCo2O4, de melhor desempenho nos estudos anteriores, correspondente a composição x = 0,3 e configuração do tipo espinélio, foi testado no tratamento terciário de um efluente proveniente da estação de tratamento de esgoto da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Assim, pode-se concluir que os eletrodos permeáveis a fluidos, a base de óxidos metálicos mistos, compostos por níquel e cobalto apresentam um grande potencial para serem utilizados no tratamento de águas residuais secundárias.
Desenvolvimento de fotocatodos à base de óxidos mistos de Bi e Al, Zn ou Sr para produção de hidrogênio a partir da clivagem fotoeletroquímica da água
(UFVJM, 2020) Salomão, Pedro Emílio Amador; Pereira, Márcio César; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Pereira, Márcio César; Rodrigues, Jairo Lisboa; Nakagomi, Fábio; Filho, Francisco Moura; Siqueira, Guilherme Oliveira
A busca por fontes alternativas de energia, tem sido a força motriz de muitas linhas de pesquisas por todo o mundo. Nesta tese de doutorado é feito um estudo em cima de propriedades fotoeletroquímicas de materiais à base de bismuto, para obtenção de outros com potencial aplicação na produção de H2, que é tido como uma fonte de combustível renovável e limpo. Atualmente os materiais mais utilizados como fotocatodos na produção de H2 são em sua grande maioria constituídos por cobre (Cu), que apresentam pequena energia de bandgap (Valores entre 1,5 - 1,8 eV), banda de condução (BC) com potencial mais negativo que o potencial de redução de H+/ H2 (Valor próximo de -0,41eV), além de ser constituído de materiais de fácil obtenção. Porém ele é instável por sofrer fotocorrosão em solução aquosa, ocasionado pela redução de cobre, limitando sua atividade. Alternativo aos materiais a base de cobre, nessa tese é descrito a obtenção de três materiais à base de óxidos de bismuto, alumínio, zinco ou estrôncio. O material obtido Al2Bi24O35 / Al2Bi48O75 apresentou densidade de corrente de -5,09 mA.cm-2, eficiência de conversão dos fótons incidentes (IPCE) de 3,5% em 360nm e eficiência faradaica de 96% na produção de H2. O material SrBi4O7 apresentou uma densidade de corrente de - 1,92 mA.cm-2 , eficiência de conversão dos fótons incidentes (IPCE) de 4% em 500nm e eficiência faradaica de 91% para produção de H2. O ZnBi38O60 apresentou densidade de corrente de -1,3 mA.cm-2 eficiência de conversão do fóton incidente (IPCE) de 6,4% com pico máximo no comprimento de onda de 400nm e eficiência faradaica de 100% de conversão da corrente em H2. Todos os materiais obtidos nesta tese se mostraram uma alternativa de fotocatodos para substituir os materiais constituídos de Cobre.
Desenvolvimento de metodologias analíticas baseadas em sistemas aquosos bifásicos para determinação de metais em amostras de alimentos
(UFVJM, 2022) Neves, Dilaine Suellen Caires; Lemos, Leandro Rodrigues de; Souza, Anderson Santos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Lemos, Leandro Rodrigues de; Ferreira, Lucas Franco; Lemos, Valfredo Azevedo; Bezerra, Marcos de Almeida; Silvério, Flaviano Oliveira
A extração de metais utilizando sistemas aquosos bifásicos (SAB) está bem estabelecida na literatura, porém a aplicação desta técnica no desenvolvimento de metodologias analíticas ainda é incipiente. Este trabalho objetivou o desenvolvimento de três métodos simples, de baixo custo e livres de solventes orgânicos para pré-concentração e determinação de íons metálicos em amostras de alimentos, explorando a versatilidade dos SAB´s, com detecção via FAAS (espectrometria de absorção atômica com chama). No primeiro método, foi desenvolvida uma metodologia para pré-concentração de íons Cd(II) e Mn(II) na fase inferior do sistema formado por K2HPO4 + PEG4000 + H2O sem uso de qualquer agente complexante, o qual foi otimizado empregando um planejamento de Doehlert. O método alcançou valores de LD (0,450 μg kg-¹ para Cd(II) e 6,40 μg kg-¹ para Mn(II)) e fator de enriquecimento (16,0 para Cd(II) e 45,0 para Mn(II)) adequados para determinar os dois analitos em amostras de alimentos. As análises das amostras certificadas de folhas de pinheiro, NIST1575a, e de folhas de maçã, NIST1515, mostraram a exatidão da metodologia desenvolvida, a qual foi aplicada a diversas amostra de alimentos apresentando recuperações entre 94,0 e 110% para ambos analitos. No segundo método, foi realizada a extração e pré-concentração de vanádio na fase superior do SAB formado por PEG400 + (NH4)2SO4 + H2O, com uso do complexante Br-PADAP. A otimização da metodologia foi realizada empregando um planejamento multivariado Box-Behnken, sendo que nas condições otimizadas o método apresentou LD de 0,0220 μg kg-¹ e fator de enriquecimento de 19,1. A metodologia foi aplicada em amostras de referência certificada de folhas de maçã, NIST1515, e em amostras de alimentos com valores de porcentagem de recuperação de 94,1% e 93,8-108%, respectivamente. No terceiro método, foi realizada de forma simultânea a determinação de íons cobalto e níquel em um SAB formado por Triton X- 100 + Na2SO4 + H2O na presença do complexante PAR. Nas condições otimizadas através de planejamento Box-Behnken, a metodologia apresentou valores de LD de 0,330 e 0,0370 μg kg-¹; fator de enriquecimento de 20,3 e 16,7 para Co e Ni, respectivamente. Recuperações entre 97,4-97,9% e 96,6-106% foram obtidas para a amostra certificada NIST1515 e amostras de alimentos para Co e Ni, respectivamente. Os métodos desenvolvidos mostraram a versatilidade dos SAB para aplicações analíticas, apresentando figuras de mérito adequadas para determinação de metais em amostras de alimentos, além de serem livres de solventes orgânicos, contemplando alguns dos princípios da Química Analítica Verde.
Desenvolvimento de metodologias para determinação de parâmetros cinéticos de reações eletroquímicas simples
(UFVJM, 2019) Oliveira, Fernando Mota de; Santos, Wallans Torres Pio dos; Silva, Leonardo Morais da; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Wallans Torres Pio dos; Ferreira, Lucas Franco; Blanes, Lucas; Souza, Solange de; Mourão, Henrique Aparecido de Jesus Loures
A Cinética de reações eletroquímicas simples pode ser descrita a partir da constante de velocidade padrão heterogênea (k0) e dos coeficientes de transferência de carga (αc e αa). A determinação destes parâmetros permite entender quão rápida é a reação e qual processo, oxidação ou redução, é mais sensível à variação de potencial. Esta informação sobre a reação é útil em estudos para caracterizar materiais ou superfícies. Este trabalho apresenta duas novas propostas simples e rápidas para determinação destes parâmetros cinéticos. No primeiro caso, a aplicação da análise por injeção em batelada acoplado com detecção amperométrica de múltiplos pulsos (BIA-MPA) é proposta como um método alternativo para obter parâmetros cinéticos a partir de gráficos de Tafel ou uma relação linear corrente-potencial em baixos sobrepotenciais. Os estudos cinéticos foram realizados para permitir a caracterização da superfície de um filme fino de diamante dopado com boro (BDD). Nesses estudos, o potencial de equilíbrio (Eeq), os parâmetros cinéticos corrente de troca (I0), αc e αa, bem como k0 foram avaliados. Os valores de k0 obtidos para as diferentes reações redox a partir das análises por BIA-MPA foram comparados com aqueles obtidos usando a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e com outros valores obtidos da literatura. Os resultados mostraram que a determinação dos coeficientes de transferência por gráficos de Tafel usando BIA-MPA é possível apenas para cinéticas lentas. No segundo caso, uma abordagem mais simples e rápida para determinar k0, αc e αa de reações quase-reversíveis simples foi desenvolvida usando a cronoamperometria de pulso duplo (DPC) em tempos curtos e com baixos sobrepotenciais. Os parâmetros cinéticos foram determinados para as reações faradaicas envolvendo pares redox de complexos de ferro sobre um eletrodo de carbono vítreo comercial. Os erros envolvidos neste tipo de análises foram avaliados pelo método de simulação numérica por diferenças finitas, no qual uma simples estratégia foi proposta para considerar coeficientes de difusão desiguais. Além de ser simples e rápido, o método proposto baseado em DPC tem a vantagem de permitir o cálculo de k0 sem influência de α. Uma ótima correspondência foi observada entre as observações experimentais e as análises teóricas envolvendo as simulações por diferenças finitas. Além disso, boa concordância foi observada para os valores de k0 obtidos por DPC em tempos curtos com os valores obtidos por EIS e com dados da literatura. Portanto, no presente trabalho, duas novas alternativas são apresentadas para calcular parâmetros cinéticos de reações eletroquímicas que podem viabilizar uma caracterização mais simples e rápida de eletrodos utilizados para diferentes propósitos.
Desenvolvimento de novos sistemas aquosos bifásicos para recuperação de íons metálicos
(UFVJM, 2022) Vieira, Alício Wagner; Lemos, Leandro Rodrigues de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Lemos, Leandro Rodrigues de; Franco, Débora Vilela; Roa, Juan Pedro Bretas; Maia, Luiz Fernando Oliveira; Toledo, Thiago Vinicius
O desenvolvimento de novos Sistemas Aquosos Bifásicos (SAB) para a recuperação de íons metálicos vem se consolidando como uma vertente ambientalmente segura/eficiente frente aos métodos clássicos de extração líquido-líquido. O presente trabalho visa caracterizar novos SAB, bem como estudar a sua eficiência no processo de extração/separação entre íons metálicos provenientes de fontes secundárias. Logo, foram caracterizados novos SAB formados por: 1) Polivilpirrolidona 10.000 g.mol-¹ (PVP10k) + Na2SO4 + H2O; 2) PVP10k + ZnSO4 + H2O; 3) PVP10k + Na2C4H4O6 + H2O, nas Temperaturas de 278,15, 288,15 e 298,15 K e pH 6,00 e 9,00. Para todos os SAB, a variação da temperatura e do pH não influenciaram significativamente o tamanho da região bifásica. Quanto à influência dos ânions no processo de segregação de fase, não houve diferença significativa entre os ânions SO4²- e C4H4O6²-. Em relação aos cátions, o Zn(II) mostrou maior capacidade de induzir a separação de fases do que Na(I), no entanto, o Na2SO4 se mostrou mais eficiente do que o ZnSO4. Os SAB foram utilizados para avaliar a extração de Cu(II), Co(II), Cd(II) e Ni(II) de forma individual e simultânea, na ausência de agente extratante e utilizando Iodeto (I-) ou Orto-fenantrolina (fen). Um planejamento fatorial completo 24 foi utilizado para avaliar a influência dos fatores pH, temperatura, comprimento da linha de amarração (CLA) e tipo do cátion e ânion do sal formador do SAB nas porcentagens de extração (%E) e fator de separação (S) dos íons metálicos. Na ausência de agente de extração, os analitos permanecem concentrados na FI do SAB com %E máximas ao redor de 18%. Na presença de I- atingiu-se %E máximas superiores a 80% para o Cd(II) e até 25% para os outros analitos, enquanto a fen gerou %E acima de 90% para todos os íons avaliados. Utilizando o S como resposta nos estudos de extração simultânea foi possível identificar quais SAB foram mais eficientes na separação de Cd(II) e Ni(II) dos demais íons metálicos. Por fim, os SAB foram aplicados para extração de metais a partir de lixiviado de baterias e a otimização da metodologia por planejamento composto central utilizando as variáveis “fator de diluição do lixiviado” e “pH da água de preparo do SAB” retornou as condições ótimas de pH 0,55 e fator de diluição de 58,6 para separação de Cd(II) e Ni(II) do lixiviado de bateria Ni-Cd; e as condições ótimas de pH 10,4 e fator de diluição de 1091 para a máxima extração de Ni(II) a partir lixiviado de baterias NiMH. Os SAB se mostraram eficientes para extração e separação de íons metálicos presentes em lixiviados de baterias mostrando a potencialidade desta técnica.
Desenvolvimento de um método eletroquímico para identificação preliminar de dietilamida do ácido lisérgico (LSD) e feniletinaminas em análises forenses
(UFVJM, 2021) Pimentel, Dilton Martins; Santos, Wallans Torres Pio dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Wallans Torres Pio dos; Afonso, André Santiago; Verly, Rodrigo Moreira; Ferreira, Rafael de Queiroz; Gil, Eric de Souza
O consumo de substâncias psicoativas continua aumentando em vários países, com destaque ainda para drogas ilícitas tradicionais como a dietilamida do ácido lisérgico, mais conhecida pela sua sigla em inglês (LSD), bem como para as novas drogas sintéticas. As feniletinaminas do grupo dos NBOMes e NBOHs estão entre as novas drogas mais utilizadas atualmente, sendo apreendidas em selos, tal como o LSD. A identificação preliminar dessas substâncias controladas em amostras apreendidas é uma etapa muito importante para lavratura do auto de prisão em flagrante delito, sendo de extrema importância o uso de métodos analíticos compatíveis com uma análise in-loco. Embora existam muitos métodos tradicionais para a identificação preliminar de LSD baseados em testes colorimétricos, essas abordagens podem fornecer alguns inconvenientes devido ao novo cenário forense de novas drogas sintéticas. Desse modo, o desenvolvimento de um método de triagem simples, rápido e seletivo para detecção de LSD, NBOMes e NBOHs em selos é de grande interesse para aplicações forenses. Neste contexto, apresentamos um novo método de triagem para a detecção do LSD e feniletinaminas por voltametria de onda quadrada (VOQ) usando um eletrodo de diamante dopado com boro (DDB). A detecção eletroquímica do LSD foi avaliada primeiramente no DDB em tampão acetato 0,1 mol L-¹ pH 4,0. O DDB mostrou uma alta estabilidade da corrente de pico e do potencial de pico para a oxidação do LSD com desvios padrão relativos inferiores a 1,6% (N = 10). Uma ampla faixa linear de trabalho foi obtida para determinação de LSD de 5,0 a 100 μmol L-¹, com um excelente coeficiente de regressão linear (r2 > 0,999) e LOD de 0,5 μmol L-¹, que é suficientemente baixo para detectar esta droga em amostras apreendidas. O estudo de interferência para detecção de LSD foi realizado para vinte fenetilaminas pertencentes ao grupo dos NBOMes, NBOHs e compostos 2C-X, bem como para o MDMA e outras anfetaminas. O desempenho analítico do método proposto revelou uma alternativa simples, rápida e seletiva para aplicações em análises forenses de triagem de LSD em selos. Além disso, o método desenvolvido também mostrou ser eficiente para detectar e diferenciar NBOMes e NBOHs em amostras de selos, sendo ainda realizados estudos para avaliação do comportamento eletroquímicos dessas drogas e seus derivados.
Desenvolvimento e aplicação de um kit de análise eletroquímico simples e rápido para determinação de fármacos de baixo índice terapêutico em amostras farmacêuticas
(UFVJM, 2023) Moreira, Débora Aparecida Rocha; Santos, Wallans Torres Pio dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Wallans Torres Pio dos; Ferreira, Lucas Franco; Malagutti, Andréa Renata; Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza; Sousa, Raquel Maria Ferreira de
Os fármacos de baixo índice terapêuticos (FBIT) são princípios ativos que fazem parte de uma classe de medicamentos cuja dose tóxica é próxima da dose terapêutica. A determinação dos FBIT em formulações farmacêuticas é de extrema importância para realizar um eficiente controle de qualidade na produção e manipulação desses medicamentos. No Brasil, a classe dos FBIT inclui 22 fármacos, sendo que a maioria dos métodos oficiais para determinação desses compostos em amostras farmacêuticas é baseado na cromatografia líquida de alta eficiência com detecção no ultravioleta. Todavia, os métodos eletroquímicos podem oferecer uma alternativa com menor custo e menos geração de resíduos para determinação de FBIT em amostras farmacêuticas, além de proporcionar uma maior frequência analítica, portabilidade e simplicidade frente aos métodos cromatográficos. Neste contexto, o presente trabalho propõe um método eletroanalítico para aplicação de um Kit de análise de FBIT em amostras farmacêuticas. Entre os 20 FBIT avaliados, 14 apresentaram ser eletroativos nas condições investigadas e foram determinados pelo método proposto, sendo esses: aminofilina, carbamazepina, clindamicina, clonidina, clozapina, colchicina, minoxidil, oxcarbazepina, prazosina, procainamida, quinidina, teofilina, varfarina e verapamil. O comportamento eletroquímico desses compostos foi avaliado por diferentes técnicas, eletrodos de trabalho, eletrólitos e pHs. A voltametria de pulso diferencial, o eletrodo de diamante dopado com boro (em uma célula eletroquímica impressa em 3D) e a solução tampão fosfato 0,15 mol L-¹ no pH 2,0 foram escolhidos para o desenvolvimento do Kit de análise proposto. O método proposto apresentou uma ampla faixa linear de trabalho (r² > 0,999) e limites de detecção suficientemente baixos para determinação de FBIT em amostras farmacêuticas (< 0,44 μmolL-¹). Uma adequada estabilidade das respostas eletroquímicas também foi obtida para análises sucessivas usando o mesmo (N=10) ou diferentes (N=6) eletrodos de trabalho, com desvios padrão relativos menores que 5,0 (± 1,3) e 4,7 (±1,4) %, respectivamente. Os estudos de adição-recuperação de FBIT em amostras farmacêuticas resultaram em valores próximos de 100%, cujos resultados obtidos foram validados pelos métodos oficiais como cromatográficos e também medidas por espectrofotometria de absorção na região do UV-VIS. Portanto, o kit de análise proposto é promissor para realizar um eficiente controle de qualidade de FBIT de forma simples, rápida e de baixo custo.
Detecção simultânea das doenças de chagas e leishmaniose visceral: uma plataforma específica para o diagnóstico point-of-care
(UFVJM, 2020) Cordeiro, Taís Aparecida Reis; Ferreira, Lucas Franco; Martins, Helen Rodrigues; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Malagutti, Andréa Renata; Franco, Diego Leoni; Pereira, Arnaldo César; Santos, Wallans Torres Pio dos
A doença de Chagas (DC) e a de Leishmaniose Visceral (LV) são enfermidades que apresentam grande impacto na saúde pública. Ambas são causadas por protozoários pertencentes à mesma família, a Trypanosomatidae. A proximidade genética dessas doenças causa reatividade cruzada dos anticorpos com os antígenos ubíquos, o que resulta em baixa especificidade dos testes diagnósticos utilizados para identificação de tais doenças, podendo incorrer em falsos resultados. Esse problema causa dificuldades ainda maiores se considerado as regiões co-endêmicas para essas doenças. Assim esse trabalho buscou inicialmente testar uma plataforma simples de reconhecimento utilizando a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) através da imobilização de antígenos brutos de L. infantum em monocamadas auto-organizadas (SAMs) de ácido 3-mercaptopropiônico (3-MPA), para o reconhecimento de anticorpos específicos do parasito presentes em soros caninos positivos para LV. Todos os parâmetros da análise foram otimizados para a detecção da doença utilizando o dispositivo proposto. Desta forma, com os resultados satisfatórios obtidos essa plataforma foi adaptada para um sistema de eletrodos impressos duplos de carbono, formandos por dois eletrodos de trabalho (W1 e W2) que podem permitir a detecção simultânea das doenças de Chagas e Leishmaniose Visceral. Para isso, foram utilizados antígenos recombinantes T. cruzi (IBMP8.1) e L. infantum (rLCi1,2) que aumentam a especificidade da análise realizada e diminuem a ocorrência de possíveis reações cruzadas. Nessa plataforma, os antígenos recombinantes IBMP8.1 e L. infantum (rLCi1,2) foram imobilizados nos eletrodos W1 e W2, respectivamente, modificados com filme poliméricos obtidos através da eletropolimerização do ácido 4 -hidroxifenilacético (4-HFA). O imunossensor proposto foi desenvolvido e caracterizado com sucesso, sendo um sistema simples, eficaz e específico para a discriminação do reconhecimento dos anticorpos de DC e LV presentes em soros caninos e humanos, o que representa um campo encorajador para o progresso do diagnóstico dessas doenças em regiões endêmicas e co-endêmicas. Os resultados apresentados podem trazer contribuições significativas para a sociedade, principalmente em regiões mais pobres que sofrem com o impacto dessas doenças e não possuem acesso a exames clínicos de rotina para início do tratamento. Neste contexto, o objetivo principal do trabalho foi desenvolver um template de um dispositivo do tipo point of care que possa ser utilizado em postos de pronto atendimento, acelerando o diagnóstico das doenças de DC e LV, e consequentemente iniciando o tratamento de pessoas infectadas com essas doenças, proporcionando uma melhor qualidade de vida e menores custos ao sistema de saúde pública (SUS).
Determinação simples e sensível de Sibutramina e Efedrina em chás dietéticos usando um eletrodo impresso de carbono com voltametria de redissolução adsortiva
(UFVJM, 2022) Lima, Amanda Barbosa; Santos, Wallans Torres Pio dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Wallans Torres Pio dos; Ferreira, Lucas Franco; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza; Gil, Eric de Souza
Sibutramina (SB) e Efedrina (EF) são fármacos estimulantes de uso controlado que apresentam diversos efeitos colaterais. Esses estimulantes vem sendo adicionados de forma ilegal em suplementos alimentares para fins de emagrecimento. Além disso, como essas drogas são banidas pela agência mundial antidoping (WADA,) o uso de SB e EF também vem sendo reportado em casos positivos de doping de atletas antes e durante competições esportivas. Neste contexto, é de extrema importância o desenvolvimento de metodologias simples, rápidas e de baixo custo para determinação de SB e EF em amostras de produtos alimentares e fluidos biológicos. Deste modo, o presente trabalho apresenta duas novas metodologias eletroquímicas para análises desses estimulantes em amostras de chás por meio da técnica de voltametria de redissolução adsortiva (AdSV) usando um eletrodo impresso de carbono-grafite (SPE-Gr). A SB apresentou dois processos de oxidação irreversíveis no SPE-Gr em torno de +0,5 V e +0,8V (vs Ag), sendo o primeiro processo mais nítido e usado para sua detecção pela AdSV em meio de tampão Britton-Robinson (TBR) 0,1 molL-¹ pH 7,0 com um tempo de acumulação de 15 minutos. Nessas condições foi obtido uma faixa linear de trabalho para determinação de SB de 2.0 a 120 μmolL-¹ (r² =0,999) com limite de detecção de 0,3 μmolL-¹. Além disso, a estabilidade da resposta do SPE-Gr foi obtida para análises sucessivas de SB com um desvio padrão relativo (DPR) de 3,7% e 6,0 %, usando o mesmo (N=8) e diferentes (N=3) SPE-Gr, respectivamente. A determinação da EF foi otimizada em tampão borato 0,1 molL-¹ pH 10,0, onde foi observado apenas um processo de oxidação irreversível bem definido em +0,8 V no SPE-Gr. A técnica de AdSV também foi utilizada para detecção de EF com um tempo de acumulação otimizado em 4 minutos. Nessas condições, uma faixa linear foi obtida para determinação de EF entre 1,0 a 1000 μmolL-¹ (r² = 0,994) com LOQ de 0,165 μmolL-¹. A estabilidade do SPE-Gr mostrou também resultados adequados para detecção da EF com DPR de 1,3 % e 2,8%, usando o mesmo (N=3) e diferentes (N=3) SPE-Gr, respectivamente. Os estudos de adição e recuperação de EF e SB em amostras de chá dietéticos mostraram resultados próximos a 100%. Os estudos da determinação de EF em amostras biológicas apresentaram uma perspectiva de aplicação no controle doping. Portanto, os métodos propostos para a determinação de SB e EF demonstram ser uma alternativa simples e de baixo custo para análises desses estimulantes em amostras de chás dietéticos, proporcionando uma triagem eletroquímica rápida para avaliação da contaminação desses suplementos alimentares.
Eletrossíntese e caracterização de filmes poliméricos aplicados ao desenvolvimento de um imunossensor para diagnóstico de Dengue
(UFVJM, 2019) Santos, Cátia da Cruz; Ferreira, Lucas Franco; Thomasini, Ronaldo Luis; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Ferreira, Lucas Franco; Verly, Rodrigo Moreira; Franco, Diego Leoni; Castro, Cláudio Márcio de; Malagutti, Andrea Renata
A infecção pelo vírus da Dengue constitui-se em uma das doenças mais negligenciadas e de maior importância para a saúde pública no mundo. É uma doença de amplo espectro clínico, incluindo desde formas brandas até quadros graves, causada por diferentes sorotipos do vírus. Não existe tratamento específico para a Dengue. No entanto, a detecção precoce e o acesso a cuidados médicos adequados reduzem as taxas de mortalidade para abaixo de 1%. Novos métodos de diagnóstico da doença têm sido estudados através da imobilização da proteína não-estrutural 1 (NS1) do vírus dengue, por esta ser um marcador utilizado durante a fase aguda da doença. Para isso, imunossensores utilizando a detecção eletroquímica têm sido explorados em várias análises, uma vez que são específicos, simples, portáteis e geralmente descartáveis e podem realizar a detecção in situ ou automatizada. Neste trabalho, realizou-se a síntese eletroquímica de filmes poliméricos derivados do ácido 4-aminobenzóico (4-ABA), 4-aminobenzamida (4-ABZ), ácido 4-hidroxibenzóico (4-HBA) e 4-hidroxibenzamida (4-HBZ) na superfície de eletrodos de grafite através da voltametria cíclica (VC). Posteriormente, foi proposto um mecanismo de eletropolimerização para os polímeros obtidos. As propriedades eletroquímicas, morfológicas e estruturais dos filmes poliméricos formados e suas aplicações na imobilização de biomoléculas foram investigadas. Desta forma, verificou-se que os eletrodos modificados com poli(4-ABA) e poli(4-HBA) foram mais eficazes na imobilização da proteína recombinante não estrutural 1 (rNS1) e de anticorpos anti-NS1. Na segunda parte deste trabalho, um novo imunossensor eletroquímico baseado em anticorpos específicos anti-NS1 acoplados a eletrodos impressos de grafite modificados com poli(4-ABA) foi desenvolvido com sucesso para o diagnóstico do vírus da Dengue. A análise de validação foi realizada com amostras de soro humano, onde após os testes sorológicos (ELISA), diferentes soros foram testados pelo teste rápido da Bioclin, e os diagnósticos foram confirmados pelo método impedimétrico utilizado neste trabalho. Os resultados obtidos foram todos positivos para a metodologia imunocromatográfica utilizada no teste rápido e para a detecção impedimétrica de anticorpos anti-NS1. A comparação entre os resultados mostra que o dispositivo fabricado pode ser aplicado satisfatoriamente para o diagnóstico preciso do vírus da Dengue, apresentando excelentes resultados, sendo assim, uma nova alternativa de detecção da Dengue.
Extração de ácidos úrico e ascórbico utilizando novos sistemas aquosos bifásicos com posterior detecção eletroquímica
(UFVJM, 2019) Gonçalves, Laryssa Fernanda da Silva; Lemos, Leandro Rodrigues de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Lemos, Leandro Rodrigues de; Franco, Débora Vilela; Carvalho, Mohana Zorkot; Senra, Tonimar Domiciano Arrighi
As metodologias analíticas baseadas em técnicas eletroquímicas (TE) são simples, rápidas e de baixo custo para detecção de diferentes analitos. Entretanto, em análise de matrizes biológicas, devido à complexidade das amostras, podem ocorrer interferências pela presença de compostos eletroativos, como o Ácido Úrico (AU) e o Ácido Ascorbico (AA), sendo necessária a etapa prévia de clean-up. Neste sentido, os sistemas aquosos bifásicos (SAB) vêm sendo estudados como alternativa promissora à extração líquido–líquido tradicional pelas diversas vantagens que o mesmo possui, como a utilização de reagentes não-tóxicos e não-inflamáveis, o baixo custo e a rápida separação de fases. O presente trabalho objetivou a obtenção de dados de equilíbrio líquido-líquido para novos SAB, formados por L64 ou F68 ou PEG400 + sais de sulfato + água e a caracterização de tais sistemas. Além disso, estudou-se o comportamento eletroquímico dos sistemas e a partição dos ácidos úrico e ascórbico, avaliando a interação destes com as fases do sistema, visto que o acoplamento das técnicas eletroquímicas com o SAB ainda não foi estudado. Para os sistemas compostos por copolímeros tribloco + sais de sulfato avaliou-se a influência da temperatura, dos eletrólitos e da massa molar dos polímeros, além de seu comportamento eletroquímico. Observou-se que a capacidade dos eletrólitos em promover a separação de fase foi melhor para CuSO4 que para o Fe2(SO4)3 e que o copolímero F68 é mais eficiente para induzir a separação de fases do que o L64. Com relação à avaliação eletroquímica, observou-se que os sistemas não possuem boa resposta, visto que os sais de cobre e ferro interferem fortemente na resposta do analito. Já para os sistemas formados por PEG 400 + Li2SO4 + água foram estudados a influência da temperatura e do pH no sistema e a influência destes parâmetros na partição dos UA e AA. Avaliou-se, além disso, a detecção dos analitos através de técnicas eletroquímicas. Concluiu-se que para estes sistemas as influências da temperatura e do pH não foram pronunciadas na curva binodal, mostrando que a separação de fases foi um processo endotérmico sendo dirigido termodinamicamente pela entropia. Com relação à partição do AU e do AA no sistema, observou-se que ambos os analitos possuem maior afinidade pela fase superior (FS) e que, tanto a temperatura como o pH influenciam fortemente na partição destes. Os dados eletroquímicos corroboraram com os resultados obtidos nas análises espectofotométricas, mostrando a tendência do AU em particionar para a FS e do AA para a FI. Portanto, este trabalho demostrou a potencialidade do acoplamento das TE com os SAB expandindo a gama de aplicações de ambas as técnicas.
Investigações estruturais e biofísicas da interação peptídeo-membrana: um estudo dos casos hilaseptina P4 e ecPiscidina 2s
(UFVJM, 2021) Nunes, Lúcio Otávio; Verly, Rodrigo Moreira; Munhoz, Victor Hugo de Oliveira; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Verly, Rodrigo Moreira; Lião, Luciano Morais; Silva, Adolfo Henrique de Moraes; Carneiro, Guilherme; Mesquita, João Paulo de
Os estudos do modo de interação de peptídeos antibacterianos com membranas biológicas são importantes para compreensão do mecanismo de ação dessas moléculas. Neste trabalho, foram selecionados dois potenciais peptídeos antimicrobianos para estudos da relação estrutura e atividade. Inicialmente os peptídeos hilaseptina P4 (HSP-4) e ecpiscidina 2s (ecPis-2s), originalmente isolados do anuro da espécie Hypsiboas punctatus e do peixe Epinephelus coioides, foram sintetizados pelo método de síntese em fase sólida para estudos estruturais e de interação com meios miméticos de membrana. Para isto, foram realizados estudos conformacionais por Dicroísmo Circular e estruturais por Ressonância Magnética Nuclear, além de estudos biofísicos da interação peptídeo-membrana por diferentes técnicas e ensaios complementares de atividade biológica para ambos os peptídeos. Na presença de meios miméticos de membrana o peptídeo HSP-4 apresenta conformação helicoidal, com uma inversão da anfipaticidade a partir do resíduo A17, representando uma característica importante para a agregação desse peptídeo na membrana. Além disso, observou-se que o resíduo His19 apresenta um papel fundamental de modular o processo de interação peptídeo-peptídeo e peptídeo-membrana. Os dados biofísicos para esta molécula demonstraram a maior interação do peptídeo com membranas predominantemente negativas de POPC:POPG (3:1) e os dados biológicos mostraram menor atividade hemolítica comparada à atividade antimicrobiana da HSP-4. A estrutura a ecPis-2s mostrou também característica anfipática, porém com a região N-terminal, incluindo a sequência FFF, desenovelada e inserida parcialmente na interface da membrana. Os dados de ITC mostraram a afinidade do peptídeo ecPis-2s com membranas de POPC:POPG (3:1) e os dados de extravasamento de fluoróforo revelaram a sua capacidade lítica no mesmo ambiente. Os dados de morte celular sugerem que este peptídeo atue como um formador de poros na membrana bacteriana.
Isolamento e caracterização de bactérias resistentes a arsênio com potencial de aplicação em processos de biorremediação
(UFVJM, 2018) Aguilar, Naidilene Chaves; Rodrigues, Jairo Lisboa; Bomfeli, Cleide Aparecida; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Franco, Elton Santos; Rodrigues, Jairo Lisboa; Carli, Alessandra de Paula; Landa, Giovanni Guimarães
As alterações do equilíbrio ecológico e o impacto da atividade humana sobre o ecossistema terrestre começaram a se transformar em assunto de preocupação durante a década de 60, ganhando dimensões políticas a partir da década de 70 e sendo hoje um dos assuntos mais polêmicos do mundo. Na história do Brasil, um dos fatores primordiais para essa alteração ambiental tem importantes capítulos contados pelos esforços de exploração da terra ligados à atividade mineradora. Diatene do exposto, o presente trabalho teve como objetivo o isolamento a identificação e a caracterização de bactérias resistentes ao arsênio (As) presentes em amostras de solo, coletadas ao longo do Córrego Rico, no município de Paracatu/MG. Visando uma potencial aplicação na biorremediação de ambientes contaminados. O estudo utilizou a técnica da Espectrometria de Massas com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS). O estudo teve início com análise química do solo do qual foram isoladas bactérias, posteriormente testadas quanto sua tolerância ao As. As mais resistentes, foram identificadas e seu crescimento avaliado em meio contendo concentrações variadas de As. O meio onde as bactérias foram cultivadas e o interior das mesmas, forneceram dados para identificar a quantidade e a forma químicas de As presente no meio, na tentativa de observar se a bactéria seria capaz de causar alteração do metal e qual seria o mecanismo que o metabolismo das mesma utilizaria parra biorremediar o mesmo do meio ambiente. Foi possível isolar e identificar bacterias classificadas como Lysinibacillus boronitolerans e Bacillus cereus e identificar sua resistência após incubação na presença de espécies de As (III) e As (V). A quantificação das espécies foi feitas através do acoplamento da Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (LC) acoplado à Espectrometria de Massas com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-MS). Diante dos resultados obtidos, ficou claro que as estirpes não utilizavam da ação de Exopolissacarídeos para complexação do metal, nem da enzima arsenito-oxidase como processo de remediação, porém, devido a evidencias de Inter conversão das formas de As (III) e As(V). Foi confirmada utilização de outras formas dessa transformação. É possível que estejam presentes genes do complexo ars, capazes de expressar proteínas de membrana como canais de passagem desse metal, assim como de proteínas capazes de reduzir o arsenato como parte do processo de metilação e assim volatilizar parte do metal em um processo de desintoxicação.
Metodologias de extração para determinação simultânea de dioxinas e furanos policlorados em amostras de água
(UFVJM, 2019) Sicupira, Lázaro Chaves; Silvério, Flaviano Oliveira; Pinho, Gevany Paulino de; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Silvério, Flaviano Oliveira; Lemos, Leandro Rodrigues de; Fidêncio, Paulo Henrique; Cassimiro, Douglas Lopes; Fonseca, Francine Alves Souza da
As dioxinas e furanos policlorados estão entre os poluentes orgânicos persistentes mais tóxicos que existem e podem ser encontrados em diferentes matrizes ambientais como ar, água e solo. Portanto, o monitoramento desses compostos no ambiente é importante para identificação de potenciais riscos à saúde das pessoas. Este trabalho teve como objetivo comparar as metodologias microextração líquido-líquido dispersiva (MELLD), QuEChERS (sigla do inglês Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged e Safe), extração líquido-líquido com partição em baixa temperatura (ELL-PBT) e extração líquido-líquido (ELL) para determinação simultânea de 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina (2,3,7,8-TCDD) e 2,3,7,8-tetraclorodibenzofurano (2,3,7,8-TCDF) em amostras aquosas. Para isso, foi necessário otimizar e validar as metodologias MELLD, QuEChERS e ELL-PBT para determinação desses analitos em matrizes aquosas. Assim como, estabelecer as condições ideais para analisar esses compostos por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção por arranjo de diodos (CLAE-DAD). As quatro metodologias foram comparadas através do tempo de preparo de amostra, volume de solvente orgânico, seletividade, taxa de recuperação, desvio padrão relativo, limite de quantificação e linearidade. As melhores condições de análise foram: coluna Kinetex, temperatura de 30 oC, fase móvel 100% acetonitrila, vazão de 0,5 mL min-1 e comprimentos de onda de 227 nm para 2,3,7,8-TCDF e 232 nm para 2,3,7,8-TCDD. As condições ótimas de extração foram 1,0 mL de acetonitrila contendo 50,0 μL de tetracloreto de carbono e 5,0 mL de água, agitadas em vórtex por 1 min para MELLD, 4,0 mL de acetonitrila e 4,0 mL de água, homogeneizadas em vórtex por 1 min para QuEChERS e 8,0 mL de acetonitrila e 4,0 mL de água, agitadas em vórtex por 1 min e mantidas a -20 oC por 1 h para ELL-PBT. As taxas de recuperação variaram de 93,5 - 105,5%, os desvios padrões relativos foram inferiores a 10,8% e o limite de quantificação foi 5,3 μg L-1 para MELLD, 4,8 μg L-1 para QuEChERS e 2,4 μg L-1 para ELL-PBT. As principais características apresentadas pelas três metodologias otimizadas foram taxas de recuperação elevadas, precisão, exatidão, linearidade, seletividade e extratos limpos sem a necessidade da etapa de “limpeza” dos extratos. A ELL também apresentou taxas de recuperação elevadas, entretanto não foi seletiva para os compostos estudados. A MELLD foi a metodologia mais adequada para preparar amostras de água para determinação simultânea de 2,3,7,8-TCDD e 2,3,7,8-TCDF devido ao seu menor consumo de solventes orgânicos, menor tempo de preparo de amostra e cromatogramas com menos sinais de interferentes.
Otimização e validação de metodologias de extração para determinação do fluopiram em amostras de água e solo
(UFVJM, 2023) Terra, Gleysson de Paula; Silvério, Flaviano Oliveira; Sicupira, Lázaro Chaves; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Silvério, Flaviano Oliveira; Ferreira, Giovana Ribeiro; Pinho, Gevany Paulino de; Castricini, Ariane; Fidêncio, Paulo Henrique
O fluopiram é um fungicida desenvolvido pela Bayer Crop Science e atua contra fungos fitopatogênicos inibindo a enzima succinato desidrogenase. Essa molécula também possui ação nematicida. Recentemente surgiram preocupações a respeito dos efeitos toxicológicos devido ao uso extensivo deste composto na agricultura. Diante deste cenário, o monitoramento contínuo deste analito no ambiente e em matrizes alimentares é importante e necessário para assegurar a saúde das pessoas e do meio ambiente. Para este monitoramento, tem sido necessário o desenvolvimento de novas metodologias de extração que sejam fáceis de executar, de baixo custo e suficientemente sensíveis, exatas e precisa. Por isso, este trabalho teve como objetivo otimizar e validar a extração líquido-líquido com purificação em baixa temperatura (ELL-PBT) para determinar o fluopiram em amostras de água por cromatografia líquida de alta eficiência com detecção por arranjo de diodos (CLAE-DAD) e extração sólido-líquido com purificação em baixa temperatura (ESL-PBT) na versão miniaturizada para determinação deste composto em amostras de solos arenosos, argilosos e com textura média e detecção por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM). Estes dois métodos de extração ainda não foram aplicados com esta finalidade neste composto. É importante destacar que uma das principais vantagens destes métodos de extração tem sido a ausência de uma etapa de limpeza, o que torna o método mais rápido e fácil de executar. Além disso, estes métodos são mais econômicos que os demais. Foi empregado o planejamento fatorial completo com dois níveis e três fatores para otimizar a ELL-PBT que permitiu alcançar uma taxa de recuperação próxima de 100% e desvios padrão relativos inferiores a 10%. A validação mostrou que o método de extração pode ser considerado seletivo, preciso, exato e linear na faixa de 6 a 200 μg L-1. Os limites de detecção e de quantificação foram de 4 e 6 μg L-1, respectivamente, comprovando a eficiência deste método para determinação deste fungicida em amostras de água. A ELL-PBT combinada à análise por CLAE-DAD mostrou um efeito de matriz inferior a 8% e foi aplicado no monitoramento de 20 amostras ambientais de água, mas nenhum resíduo do fluopiram foi detectado nas amostras. Na versão miniaturizada do método ESL-PBT, todas as análises foram realizadas por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas no modo seletivo de íons. Os resultados revelaram que as porcentagens de recuperação do analito nos três tipos de solos variaram de 86 a 114% com desvio padrão relativo inferior a 15%. Além de empregar menores quantidades de reagentes e amostra, o método ESL-PBT miniaturizado se apresentou seletivo, preciso, exato, linear na faixa de 3 a 210 μg kg-1 e atingindo um limite de quantificação inferior a 3 μg kg-1 para os três tipos de solos. O método de extração otimizado e validado foi aplicado em 30 amostras reais coletadas em regiões de cultivo de café, porém não foi detectada nestas amostras nenhum resíduo deste composto. Este trabalho assim como outras publicações demonstram a versatilidade e eficiência da aplicação do método de ELL-PBT e ESL-PBT dando respaldo para a sua utilização na determinação de diversos contaminantes.
Propriedades eletroquímicas do óxido ternários [Sn0,5Ru(0,5-x)Irx]O2 para a degradação de poluentes orgânicos e o estudo do comportamento supercapacitivo
(UFVJM, 2019) Teles, José Joaquim de Sá; Silva, Leonardo Morais da; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Silva, Leonardo Morais da; Ferreira, Lucas Franco; Mesquita, João Paulo de; Franco, Débora Vilela; Cestarolli, Dani Tadeu
Eletrodos de malha de óxidos mistos microstruturados denominados EMOM- Sn0,5Ru(0,5-x)Ir(x)O2 foram preparados sobre tela de aço inoxidável por decomposição térmica usando-se o método de imersão (dip-coating). O estudo de MEV revelou uma morfologia superficial do tipo 'barro-rachado‘ para as diferentes composições. Os espectros de DRX revelaram a formação de filmes de óxidos com boa cristalinidade. A voltametria cíclica revelou um comportamento pseudocapacitivo reversível devido às transições redox superficiais no estado sólido, sendo que o fator de morfologia (φ) apresentou valores de 0,61-0,97 característicos de eletrodos altamente rugosos/porosos. O corante Cibacron LS-G dissolvido em água isenta de eletrólitos foi degradado numa célula munida de eletrólito polimérico sólido (EPS). A reação de captura de radicais hidroxila (OH•) com o reagente N,N-dimetil-p-nitrosoanilina (RNO) confirmou que os EMOM geram radicais fracamente adsorvidos durante a eletrólise da água. A energia elétrica consumida por ordem (EEO) que caracteriza o processo da degradação do corante não foi significantemente influenciada pela concentração inicial do corante. A análise da taxa de mineralização revelou que o EMOM- Sn0,5Ru0,2Ir0,3O2 apresenta o melhor desempenho global para a degradação do Cibacron LS-G. Eletrodos de óxidos metálicos mistos nanoestruturados denominados Ti/Sn0,5Ru(0,5-x)Ir(x)O2 foram preparados sobre titânio por decomposição térmica usando-se o método de gotejamento da solução precursora (drop-coating). A análise de MEV revelou a presença de domínios micrométricos (≈50 μm) que contêm em seus sub-domínios nanométricos (< 1 μm) nanopartículas com diâmetro médio de ≈200 nm. A análise de DRX revelou um baixo grau de cristalinidade. O fator de morfologia apresentou valores no intervalo de 0,11‒0,33. O estudo cronoamperométrico conduzido em tempos curtos (t ≤ 50 ms) revelou valores máximos da capacitância específica da dupla camada no intervalo de 68‒75 F g‒1 para o Ti/Sn0,5Ir0,5O2. Já o estudo conduzido em tempos longos (0,1 s ≤ t ≤ 3 s) revelou que as reações Faradáicas reversíveis no estado sólido exibem comportamento anômalo. O estudo de impedância revelou que os EMOMs exibem um comportamento do tipo poroso, permitindo a determinação da pseudocapacitância e a resistência do eletrólito no interior dos poros. Os óxidos mistos contendo Sn, Ru e Ir apresentam propriedades interessantes tanto para a degradação de corantes industriais como para o armazenamento de energia limpa.