Desenvolvimento de métodos eletroanalíticos utilizando sensor eletroquímico fabricado por impressão 3D para a determinação de antioxidantes em biocombustíveis

• Autor(a) principal: Inoque, Nélio Inácio Gravata
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/35181; http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.301
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Impressão 3D; 3D printing; negro de fumo/ácido polilático; biodiesel; bioquerosene; antioxidantes; voltametria de pulso diferencial; análise por injeção em batelada; antioxidants; carbon black/polylactic acid; biodiesel; biokerosene, differential pulse voltammetry; batch-injection analysis; biokerosene; differential pulse voltammetry; batch-injection analysis; Química; Eletroquímica; Biodiesel

A baixa estabilidade oxidativa é uma das desvantagens de biodiesel e bioquerosene, que pode ser superada pelo uso de antioxidantes. Estes antioxidantes (compostos fenólicos) podem ser combinados devido aos efeitos sinérgicos. Esta dissertação demonstra que os dispositivos eletroquímicos impressos em 3D podem ser aplicados para eletroanálise de biocombustíveis, incluindo o monitoramento da estabilidade oxidativa dos biocombustíveis (um dos parâmetros de controle de qualidade), por meio da quantificação de antioxidantes em biocombustíveis. Foram fabricados eletrodos de trabalho usando a impressora 3D (eletrodo planar) e a caneta 3D (eletrodo cilíndrico), ambos produzidos com filamento polimérico contendo negro de fumo e ácido polilático (CB-PLA). A caneta 3D foi usada para imprimir a parte condutiva do eletrodo de trabalho cilíndrico usando o filamento condutor CB-PLA no corpo cilíndrico impresso, previamente munido do fio de cobre. O eletrodo cílindrico foi usado em experimentos voltamétricos e o planar foi usado em experimentos amperométricos. Fez-se a investigação do comportamento eletroquímico de várias espécies antioxidantes, terc-butil-hidroquinona (TBHQ), butil hidróxi-anisol (BHA), 2,6-di-terc-butil fenol (2,6-DTBP), pirogalol (PY), catecol, hidroquinona, propil galato, octil galato, dopamina e ácido gálico em eletrodo CB-PLA impresso em 3D. Experimentos por voltametria cíclica demonstraram que o tratamento eletroquímico da superfície do eletrodo em solução aquosa de NaOH (0,5 mol L-1) é uma importante estratégia para melhorar a atividade eletroquímica para oxidação dos antioxidantes. Os antioxidantes TBHQ, BHA, PY e 2,6-DTBP foram selecionados para avaliar o desempenho analítico do sensor impresso em 3D. A determinação simultânea de TBHQ e BHA em biodiesel, por voltametria de pulso diferencial (DPV), resultou numa faixa linear de 0,5 a 175 µmol L-1 com limites de detecção de 0,21 e 0,19 µmol L-1 para TBHQ e BHA, respectivamente. Além disso, foi desenvolvido um método simples e rápido utilizando a análise por injeção em batelada com detecção amperométrica para determinar o PY, onde obteve-se uma detectabilidade adequada (LD = 0,20 µmol L-1) e ampla faixa linear (0,5 - 300 µmol L-1). A determinação de 2,6-DTBP em bioquerosene foi realizada por voltametria cíclica. Todos os desvios padrão relativos (inter-eletrodos e inter-dias) foram menores que 6,0 % indicando precisão adequada dos métodos propostos. Os valores de recuperação para as aplicações em amostras de biodiesel e bioquerosene variaram de 82 a 119%, atestando ausência de efeito de matriz e exatidão boa. De maneira geral, os métodos propostos são rápidos, de custo baixo e com portabilidade adequada visando aplicações em campo no controle de qualidade de biocombustíveis. Palavras-chave: Impressão 3D; negro de fumo/ácido polilático; biodiesel; bioquerosene; antioxidantes; voltametria de pulso diferencial; análise por injeção em batelada