Resíduos industriais e eletrônicos como alternativa para fabricação de sensores eletroquímicos sustentáveis: aplicações na determinação de espécies de interesse clínico e ambiental

dc.contributor.advisorHuitle, Carlos Alberto Martinez
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-6209-5426pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2485073932883264pt_BR
dc.contributor.authorMelo, Jaqueline Ferreira de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4001473638962960pt_BR
dc.contributor.referees1Castro, Pollyana Souza
dc.contributor.referees1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6768-1865pt_BR
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4538444915937772pt_BR
dc.contributor.referees2Santos, Luciene da Silva
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2135283558790923pt_BR
dc.contributor.referees3Castro, Suely Souza Leal de
dc.contributor.referees3IDhttps://orcid.org/0000-0002-5299-8592pt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9860381828526444pt_BR
dc.contributor.referees4Paim, Ana Paula Silveira
dc.contributor.referees4IDhttps://orcid.org/0000-0002-8529-9333pt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/1519722333222743pt_BR
dc.contributor.referees5Araújo, Danyelle Medeiros de
dc.contributor.referees5IDhttps://orcid.org/0000-0002-0359-6933pt_BR
dc.contributor.referees5Latteshttp://lattes.cnpq.br/5376210566183962pt_BR
dc.date.accessioned2023-10-31T22:55:04Z
dc.date.issued2023-08-01
dc.description.abstractThe increase in solid waste generation demands the search for solutions contributing to responsible waste management, minimizing environmental impact, and adding value to these materials. Several strategies can be employed in using these waste materials, including manufacturing low-cost electrochemical sensors. This work focused on developing sustainable electrochemical sensors through the reuse of solid waste for the quantification of the paracetamol and isoniazid in pharmaceutical formulations, toxic metals lead and cadmium in aqueous media. Two main approaches were explored: using carbon nanomaterials obtained from food industry waste and microchips from electronic waste. In the first approach, reduced graphene oxide (r-rGO) was synthesized and used to modify a glassy carbon electrode (r-rGO/GCE), applied in the determination of paracetamol with recovery rates of the active ingredient within the established limits for quality control. In the second approach, microchips were employed in the fabrication of an array of gold microelectrodes (Au-μEA), modified with a bismuth film (BiF/Au-μEA), and applied in the detection of Cd(II) and Pb(II), with evaluation and optimization of the effects of variables that influence the voltammetric response through experimental designs. The findings demonstrated that the developed sensor proved to be suitable for the detection of Cd(II) and Pb(II), exhibiting a linear response for Cd(II) in the range of 0.5 to 13 μmol L−1 and for Pb(II) in the range of 1.5 to 13 μmol L−1. A third approach involved the modification of the microchip surface with nanoporous gold structures (NPG/μEA) to quantify the drug isoniazid. The modified sensor showed higher electrocatalytic activity than conventional gold microelectrodes, enabling the quantification of the isoniazid in the range of 10 to 300 μmol L−1. Thus, the employed electroanalytical methodologies demonstrated the feasibility of developing electrochemical sensors through the reuse of solid waste. These sensors contribute to waste reduction, more efficient resource utilization, and the promotion of a sustainable approach in the manufacturing of analytical devicespt_BR
dc.description.embargo2024-09-08
dc.description.resumoO aumento na geração de resíduos sólidos demanda a busca por soluções que contribuam com a gestão responsável desses resíduos, minimizando o impacto ambiental e agregando valor a esses materiais. Diversas estratégias têm sido empregadas no uso desses rejeitos, entre elas a fabricação de sensores eletroquímicos de baixo custo. Esse trabalho focou no desenvolvimento de sensores eletroquímicos sustentáveis por meio do reaproveitamento de resíduos sólidos, para quantificação de paracetamol e isoniazida em formulações farmacêuticas e os metais pesados Pb(II) e Cd(II) em meio aquoso. Duas abordagens principais foram exploradas: a utilização de nanomateriais de carbono, obtidos a partir de rejeitos da indústria alimentícia e a reutilização de microchips, provenientes de lixo eletrônico. Em uma primeira etapa, óxido de grafeno reduzido (r-rGO) foi sintetizado e empregado na modificação de um eletrodo de carbono vítreo (r-rGO/GCE), aplicado na determinação de paracetamol com taxas de recuperação do princípio ativo no fármaco dentro dos limites estabelecidos para controle de qualidade. Na segunda abordagem, microchips foram empregados na fabricação de arranjo de microeletrodos de ouro (Au-µEA), modificados com filme de bismuto (BiF/Au-µEA) e aplicados na detecção de Cd(II) e Pb(II), com avaliação e otimização dos efeitos das variáveis, que atuam na resposta voltamétrica, através de planejamentos experimentais. Os resultados demontram que o sensor fabricado provou ser apropriado para detecção de Cd(II) e Pb(II), exibindo uma resposta linear para Cd(II) 0,5 a 13 µmol L−1 e 1,5 a 13 µmol L−1 para Pb(II). Um terceiro enfoque consistiu na modificação da superfície dos microchips através de estruturas nanoporosas de ouro (NPG/µEA) para quantificação do fármaco isoniazida. O sensor modificado apresentou maior atividade eletrocatalítica em comparação com os microeletrodos de ouro convencionais, permitindo quantificar o analito na faixa de 10 a 300 µmol L−1. Desse modo, as metodologias eletroanaliticas empregadas, demonstraram a possibilidade de desenvolvimento de sensores eletroquímicos a partir do reaproveitamento de resíduos sólidos. Esses sensores contribuem para a redução do desperdício, o uso mais eficiente dos recursos e a promoção de uma abordagem mais sustentável na fabricação de dispositivos analíticos.pt_BR
dc.identifier.citationMELO, Jaqueline Ferreira de. Resíduos industriais e eletrônicos como alternativa para fabricação de sensores eletroquímicos sustentáveis: aplicações na determinação de espécies de interesse clínico e ambiental. 2023. 115 f. Orientador: Dr. Carlos Alberto Martinez-Huitle. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Instituto de Química. Programa de Pós-graduação em Química. Natal, RN, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55145
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectQuímicapt_BR
dc.subjectEletroanalíticapt_BR
dc.subjectDeterminação fármacospt_BR
dc.subjectMetais tóxicospt_BR
dc.subjectArranjo de microeletrodos de ouropt_BR
dc.subjectWaste reusept_BR
dc.subjectPharmaceutical determinationpt_BR
dc.subjectToxic metalspt_BR
dc.subjectGold microelectrode arraypt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.titleResíduos industriais e eletrônicos como alternativa para fabricação de sensores eletroquímicos sustentáveis: aplicações na determinação de espécies de interesse clínico e ambientalpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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