Adsorção de picloram utilizando biossorventes e biocarvões: explorando o potencial da casca de cacau modificada por solvente eutético profundo

dc.contributor.advisorFerreira, Guilherme Max Dias
dc.contributor.refereeBallotin, Fabiane Carvalho
dc.contributor.refereeMoreira, Renata Pereira Lopes
dc.creatorBatista, Laura Maria Silva
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4130443263981637
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0003-9570-8932
dc.date.accessioned2025-11-03T15:34:11Z
dc.date.issued2025-08-29
dc.description.abstractThe cocoa industry generates large volumes of lignocellulosic residues, especially in Brazil, one of the world's largest producers. For each ton of processed seeds (7% moisture), up to 120 kg of husk is produced, rich in lignin, cellulose, and hemicellulose, with potential for use as environmentally relevant adsorbent precursors. The modification of this biomass using deep eutectic solvents (DES) is a promising strategy for sustainable residue management and mitigation of pollution by persistent pesticides such as picloram. This study evaluated the removal of picloram from aqueous solution using biosorbents and biochars derived from cocoa husk modified with DES based on choline chloride (ChCl) combined with formic, oxalic, or methanesulfonic acid, as well as modification directly with methanesulfonic acid (MSA). The materials modified with MSA and ChCl:MSA exhibited the best performance and were characterized by FTIR, SEM, pHPZC, conductometric titration, XPS, and TGA. XPS analysis confirmed greater surface acidity and the introduction of sulfonated groups. Adsorption studies were conducted for BC-MSA and BC-MSADES, evaluating dosage, pH, ionic strength, kinetics, and isotherms. BC-MSADES achieved removal above 90% within 240 min (~120 mg g⁻¹), with stable performance over a wide pH and salinity range and best fit to the Freundlich model. BC- MSA exhibited higher uptake at elevated equilibrium concentrations, fitting the Sips model. Reusability assays indicated greater desorption reversibility for BC-MSADES. Therefore, modification with MSA or ChCl:MSA followed by pyrolysis proved to be an efficient route for producing high-performance biochars, representing a sustainable alternative for the treatment of herbicide-contaminated waters. Future perspectives include performance evaluation in continuous systems and integration with complementary contaminant degradation processes.
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.notesArquivo retido a pedido da autoria, até outubro de 2026.
dc.description.odsODS 6: Água potável e saneamento
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.resumoA indústria cacaueira gera grandes volumes de resíduos lignocelulósicos, especialmente no Brasil, um dos maiores produtores mundiais. Para cada tonelada de sementes processadas (7% de umidade), são gerados até 120 kg de casca, rica em lignina, celulose e hemicelulose, com potencial para produção de adsorventes para uso ambiental. A modificação dessa biomassa com solventes eutéticos profundos (DES) é estratégia promissora para o manejo sustentável de resíduos e mitigação da poluição por pesticidas persistentes, como o picloram. Este trabalho avaliou a remoção desse herbicida em meio aquoso empregando biossorventes e biocarvões obtidos da casca de cacau modificada com diferentes DES (cloreto de colina, ChCl, combinado com ácidos fórmico, oxálico e metanossulfônico) ou diretamente com ácido metanossulfônico (MSA). Os materiais modificados com MSA e ChCl:MSA apresentaram melhor desempenho e foram caracterizados por FTIR, MEV, pH PCZ , titulação condutimétrica, XPS e TGA. O XPS evidenciou maior acidez superficial e introdução de grupos sulfonados, confirmando a funcionalização. Os estudos adsortivos foram conduzidos para os biocarvões BC-MSA e BC-MSADES, avaliando-se dosagem, pH, força iônica, cinética e isotermas. O BC-MSADES apresentou remoção superior a 90% em 240 min (~120 mg g⁻¹), com desempenho estável em ampla faixa de pH e salinidade e melhor ajuste ao modelo de Freundlich. O BC-MSA exibiu maior capacidade em concentrações elevadas, ajustando-se ao modelo de Sips. Ensaios de reuso indicaram maior reversibilidade para o BC-MSADES. Assim, a modificação com MSA ou ChCl:MSA, seguida de pirólise, mostrou-se rota eficiente para obtenção de biocarvões de alta performance, configurando alternativa sustentável para tratamento de águas contaminadas por herbicidas. Como perspectivas, destacam-se a avaliação do desempenho em sistemas contínuos e a integração com processos complementares de degradação do contaminante.
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
dc.description.sponsorshipFinanciadora de Estudos e Projetos (FINEP)
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.description.tipodeimpactoOutros
dc.identifier.citationBATISTA, Laura Maria Silva. Adsorção de picloram utilizando biossorventes e biocarvões: explorando o potencial da casca de cacau modificada por solvente eutético profundo. 2025. 169 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60438
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeInstituto de Ciências Naturais (ICN)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agroquímica
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectRemoção
dc.subjectBiomassa
dc.subjectHerbicida
dc.subjectResíduo Agroindustrial
dc.subjectDeep eutectic solvent (DES)
dc.subjectRemoval
dc.subjectBiomass
dc.subjectHerbicide
dc.subjectAgro-industrial waste
dc.subject.cnpqCiências agrárias
dc.titleAdsorção de picloram utilizando biossorventes e biocarvões: explorando o potencial da casca de cacau modificada por solvente eutético profundo
dc.title.alternativeAdsorption of picloram using biosorbents and biochar: exploring the potential of cocoa shells modified by deep eutectic solvents
dc.typedissertação

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