Desenvolvimento de detectores nanoestruturados de óxidos metálicos em grafeno para detecção eletroquímica de aminoácidos em vinhaça de cana-de-açúcar utilizando cromatografia líquida de alta eficiência

• Autor(a) principal: Silva, José Luiz da
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/152169
• topic: Vinhoto de cana-de-açúcar; Óxido de grafeno reduzido eletroquimicamente; Nanopartículas de metálicas; Aminoácidos; Cromatografia de troca aniônica de alta eficiência; Detecção amperométrica; Sugarcane vinasse; Electrochemically reduced graphene oxide; Metal nanoparticles; Amino acids; High performance anion-exchange chromatography; Amperometric detection

A vinhaça de cana-de-açúcar é um coproduto gerado a partir da produção de etanol através da fermentação de carboidratos por leveduras em indústrias de álcool e açúcar, com alto poder poluente (cerca de cem vezes maior do que o esgoto doméstico) e requer alta demanda química de oxigênio. Estima-se que a produção de vinhaça de cana-de-açúcar no Brasil seja entre 265,1 e 370,3 bilhões de litros na safra 2017/2018. O desenvolvimento de métodos para determinação da composição química da vinhaça é de extrema importância para agregar maior valorização a esse coproduto industrial. Com o intuito de avaliar novos processos de aplicação, produção ou extração de aminoácidos a partir da vinhaça, é de fundamental importância a caracterização precisa da composição química desse coproduto. Neste trabalho, foram investigados detectores nanoestruturados de óxido de grafeno reduzido (RGO) contendo nanopartículas de óxidos metálicos de níquel, cobre e prata para detecção e determinação de aminoácidos em vinhaça de cana-de-açúcar utilizando cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) acoplada com detecção eletroquímica. Os eletrodos modificados construídos foram caracterizados por voltametria cíclica (CV), espectroscopias de impedância eletroquímica (EIS), fotoemissão de raios X (XPS), Raman e energia dispersiva de raios X (EDX), e microscopias eletrônica de varredura de alta resolução (SEM) e eletrônica de transmissão (TEM). A oxidação eletrocatalítica dos aminoácidos em meio alcalino foi estudada por CV com velocidade de varredura de 100 mV s-1. Os resultados mostraram que os aminoácidos estudados não foram oxidados na superfície modificada com RGO. No entanto, os analitos foram oxidados irreversivelmente nas superfícies dos eletrodos modificados com RGO contendo nanopartículas de óxidos metálicos de níquel, cobre e prata. As separações cromatográficas foram realizadas empregando uma coluna de troca-iônica acoplada com uma pré-coluna e eluição isocrática. Foram avaliados os efeitos do hidróxido, acetato de sódio e água como fase móvel. As separações dos aminoácidos foram completas dentro de 30 min. As respostas dos métodos desenvolvidos melhoraram devido à aplicação de RGO e nanopartículas de óxidos metálicos como modificadores de eletrodo. Os parâmetros analíticos do método desenvolvido foram avaliados. As soluções foram preparadas com concentrações na gama de 1,0×10-8 a 1,0×10-3 mol L-1. Sob as condições cromatográficas otimizadas, os métodos desenvolvidos utilizando os eletrodos modificados apresentaram uma relação linear com as concentrações dos aminoácidos em duas ordens de grandeza com limites de detecção inferiores a 2,0×10-5 mol L-1, sensibilidades maiores do que 3,3×105 nA mol-1 L e excelente coeficiente de correlação ≥ 0,9991. Os métodos analíticos propostos utilizando eletrodos modificados com RGO contendo NiNPs e CuNPs foram aplicados na detecção de aminoácidos em amostra de vinhaça de cana-de-açúcar com recuperações variando de 95 ± 5 a 102 ± 3 %. A estabilidade e a repetibilidade dos eletrodos modificados foram investigadas. A excelente estabilidade a longo prazo e a repetibilidade dos eletrodos construídos os tornam atraentes como detectores eletroquímicos. Os resultados mostraram que os detectores desenvolvidos podem ser empregados para detecção e quantificação de aminoácidos, livre de interferentes e com precisão em amostras de vinhaça de cana-de-açúcar.