Obtenção de nanocompósitos de piroaurita de rejeito de mineração imobilizado em fibras de poliestireno reciclado para adsorção de polifenóis da agroindústria cafeeira

dc.contributor.advisor1Paris, Elaine Cristina
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8475640212486290
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-8599-9674
dc.contributor.authorSchildt, Letícia Ferreira Lacerda
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7281806337980716
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0002-5380-7129
dc.contributor.refereeMachado, Raquel Cardoso
dc.contributor.refereede Aquino, José Mario
dc.contributor.refereeda Silva, Caio Márcio Paranhos
dc.contributor.refereede Oliveira, Juliano Elvis
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/6744663235898188
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/8847710280926769
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/7793686262868668
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/4990968421738051
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-1478-2862
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-6099-9846
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-2261-0585
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0001-9570-8308
dc.date.accessioned2026-08-17T17:45:37Z
dc.date.issued2025-12-16
dc.description.abstractThe generation of liquid waste from agribusiness containing phenolic compounds, such as caffeic acid (CAF) and chlorogenic acid (CGA), represents a significant environmental challenge. Although these polyphenols have relevant bioactive properties, they become toxic to the environment when present in high concentrations in water bodies. In this scenario, the use of waste as a raw material for the development of adsorbent materials emerges as a promising strategy. A very abundant waste product is that from bauxite mining, which contains high levels of aluminum and iron oxides, which can be used in the synthesis of double lamellar hydroxides (HDLs). Among these materials, pyroaurite (Mg-Fe-Al DHL) stands out, characterized by its high surface area, anion exchange capacity, and strong affinity for organic compounds. Despite its potential, the application of adsorbent nanoparticles in aqueous systems faces practical limitations, mainly due to the difficulty of separating and recovering the material after use. In this context, the immobilization of adsorbent particles in polymer matrices has proven to be a viable alternative. Expanded polystyrene (EPS) is one of the main urban plastic wastes and can be reused as a support for functional particles by incorporating them into EPS fibrous membranes obtained by the solution blow spinning (SBS) technique. Polycaprolactone (PCL) is a biodegradable and flexible polymer that can provide these characteristics to the materials to which it is added. Thus, the present study aimed to synthesize pyroaurite from bauxite mining waste (Porto Trombetas, PA) and immobilize it in EPS and PCL fibers (EPS:PCL) obtained by SBS. There are no reports in the literature on the use of pyroaurite obtained from bauxite mining waste immobilized in EPS fibers recycled by SBS for the adsorption of polyphenols, highlighting the novelty and original contribution of this work. The synthesized pyroaurite presented a high specific surface area (146.91 m² g-1) and structure confirmed by XRD. The incorporation of pyroaurite into EPS fibers was successful, with thermogravimetric analysis indicating approximately 7.85% inorganic load in the final material and evidence of modification of the chemical composition of the matrix by EDS. In adsorption tests performed with pyroaurite particles, high efficiency in the removal of polyphenols was observed: 91.98% for ACG and 93.83% for CAF in just 30 minutes. The kinetic data were adjusted to the pseudo-second-order model (R² = 1), and the Langmuir isotherm allowed the calculation of qmax of 90.90 mg g−1 for ACG and 294.12 mg g−1 for CAF. When applying the resulting composite material obtained by immobilizing pyroaurite in EPS:PCL fibers, the removal rates were 59.8% for ACG and 74.9% for CAF after 24 hours, and qmax calculated by the Langmuir isotherm was 77.52 mg g−1 for ACG and 357.14 mg g−1 for CAF. The results obtained in this study demonstrate the potential of pyroaurite immobilized in polymer fibers, applicable for several adsorption cycles, as a viable technology for environmental applications, especially in the treatment of wastewater from the coffee agroindustry.eng
dc.description.resumoA geração de resíduos líquidos oriundos da agroindústria contendo compostos fenólicos, como o ácido cafeico (CAF) e o ácido clorogênico (ACG), representa um desafio ambiental significativo. Embora estes polifenóis apresentem propriedades bioativas relevantes, tornam-se tóxicos ao meio ambiente quando presentes em elevadas concentrações nos corpos d’água. Nesse cenário, a utilização de resíduos como matéria-prima para o desenvolvimento de materiais adsorventes surge como uma estratégia promissora. Um resíduo muito abundante é o oriundo da mineração de bauxita, que contém altos teores de óxidos de alumínio e ferro, os quais podem ser utilizados na síntese de hidróxidos lamelares duplos (HDLs). Dentre esses materiais, destaca-se a piroaurita (Mg-Fe-Al HDL), caracterizada por sua elevada área de superfície, capacidade de troca aniônica e forte afinidade por compostos orgânicos. Apesar de seu potencial, a aplicação de nanopartículas adsorventes em sistemas aquosos enfrenta limitações práticas, principalmente pela dificuldade de separação e recuperação do material após o uso. Neste contexto, a imobilização das partículas adsorventes em matrizes poliméricas tem se mostrado uma alternativa viável. O poliestireno expandido (EPS) é um dos principais resíduos plásticos urbanos e pode ser reaproveitado como suporte para partículas funcionais por meio da incorporação destas em membranas fibrosas de EPS obtidas pela técnica de fiação por sopro (SBS). A policaprolactona (PCL) é um polímero biodegradável e flexível, podendo conferir estas características aos materiais aos quais é adicionada. Dessa forma, o presente estudo teve como objetivo sintetizar piroaurita a partir de rejeitos da mineração de bauxita (Porto Trombetas, PA) e imobilizá-la em fibras de EPS e PCL (EPS:PCL) obtidas por SBS. Não há relatos na literatura do uso de piroaurita obtida de rejeito de mineração de bauxita imobilizada em fibras de EPS reciclado por SBS para adsorção de polifenóis, evidenciando o caráter inédito e a contribuição original deste trabalho. A piroaurita sintetizada apresentou elevada área de superfície específica (146,91 m² g-1) e estrutura confirmada por DRX. A incorporação da piroaurita nas fibras de EPS foi bem-sucedida, com análise termogravimétrica indicando aproximadamente 7,85% de carga inorgânica no material final, e evidenciação da modificação da composição química da matriz por EDS. Nos ensaios de adsorção realizados com as partículas de piroaurita, observou-se elevada eficiência na remoção dos polifenóis: 91,98% para ACG e 93,83% para CAF em apenas 30 minutos. Os dados cinéticos foram ajustados ao modelo de pseudo-segunda ordem (R² = 1), e a isoterma de Langmuir permitiu calcular qmax de 90,90 mg g−1 para ACG e 294,12 mg g−1 para CAF. Ao se aplicar o material compósito resultante obtido pela imobilização da piroaurita nas fibras de EPS:PCL, as taxas de remoção foram de 59,8% para ACG e 74,9% para CAF após 24 horas, e qmax calculado pela isoterma de Langmuir de 77,52 mg g−1 para ACG e 357,14 mg g−1 para CAF. Os resultados obtidos neste estudo demonstram o potencial da piroaurita imobilizada em fibras poliméricas, aplicável por vários ciclos de adsorção, como tecnologia viável para aplicações ambientais, em especial no tratamento de águas residuais da agroindústria cafeeira.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipId140404/2021-0
dc.identifier.citationSCHILDT, Letícia Ferreira Lacerda. Obtenção de nanocompósitos de piroaurita de rejeito de mineração imobilizado em fibras de poliestireno reciclado para adsorção de polifenóis da agroindústria cafeeira. 2025. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, Campus São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/24552.*
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/24552
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.centerCentro de Ciências Exatas e de Tecnologia - CCET
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectÁcido cafeicopor
dc.subjectÁcido clorogênicopor
dc.subjectPiroauritapor
dc.subjectFiação por sopropor
dc.subjectPoliestirenopor
dc.subjectRejeitospor
dc.subjectAdsorçãopor
dc.subjectCaffeic acideng
dc.subjectChlorogenic acideng
dc.subjectPyroauriteeng
dc.subjectSolution blow spinningeng
dc.subjectPolystyreneeng
dc.subjectWasteeng
dc.subjectAdsorptioneng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.ods11. Cidades e Comunidades Sustentáveis
dc.titleObtenção de nanocompósitos de piroaurita de rejeito de mineração imobilizado em fibras de poliestireno reciclado para adsorção de polifenóis da agroindústria cafeeirapor
dc.title.alternativeObtaining nanocomposites of pyroaurite from mining waste immobilized in recycled polystyrene fibers for adsorption of polyphenols from the coffee agroindustryeng
dc.typeTese

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