Activated carbon highly porous from recycled tobacco waste: a promising adsorbent for thiamethoxam removal

Autores

DOI:

10.52832/jesh.v4i4.448

Palavras-chave:

Neonicotinoides, Biocarvão, Cigarro, Remediação, Superfície funcionalizada

Resumo

Este trabalho teve como objetivo utilizar resíduos ilícitos de tabaco para produção de carvão ativado (CA) de grande área superficial e sua aplicação na remoção de tiametoxame da água. Por meio da ativação térmica e química, produzimos com sucesso CA derivados de tabaco, incluindo AC800-4-KOH, AC900-4-KOH e AC900-5-KOH. O AC900-4-KOH, em particular, apresentou uma área superficial excepcional de 3.294 m² g⁻¹, com grupos funcionais de superfície indicando sua aptidão para adsorção. Em nossa análise abrangente de adsorção, observamos a rápida remoção do tiametoxam, com mais de 95% de adsorção ocorrendo em apenas 5 minutos. O modelo de Freundlich descreveu melhor o processo de adsorção, revelando adsorção multicamadas nas superfícies AC inerentemente heterogêneas. Além disso, os resultados da isoterma de Langmuir destacaram a capacidade de adsorção máxima superior do AC900-4-KOH a 150,5 mg g⁻¹, ressaltando seu excepcional potencial de adsorção. As constantes de KLangmuir ilustraram ainda mais a robusta interação tiametoxam-AC, com AC900-5-KOH exibindo a maior afinidade. Nossos resultados demonstram a natureza espontânea, exotérmica e dependente da temperatura da adsorção do tiametoxam (ΔGº<0, ΔHº<0, ΔSº>0), enfatizando sua viabilidade termodinâmica favorável. Além disso, experimentos de eluição com água confirmaram a ausência de liberação significativa de metal dos adsorventes. Este estudo foi pioneiro no uso de resíduos de tabaco reciclado para produzir AC, apresentando capacidades excepcionais de adsorção de tiametoxam. Estas descobertas posicionam o AC como um candidato promissor para aplicações de tratamento de água e remediação ambiental.

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Biografia do Autor

Affonso Celso Gonçalves Jr., Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)

Affonso é Pesquisador Produtividade CNPq na área de Ciências Ambientais e concluiu dois Pós-doutorados: 2017 na UEM-PR (Brasil) e 2010 na UFG-GO (Brasil), além de um estágio Pós-Doutoral em 2011 na Universidade de Santiago de Compostela (Espanha). Affonso é Professor Associado da UNIOESTE-PR no Campus de Cascavel e atua como docente e pesquisador da área de Química no Centro de Ciências Médicas e Farmacêuticas ministrando aulas aos cursos de graduação em Engenharia Civil e Engenharia Agrícola junto ao Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas. Affonso foi professor e pesquisador na UNIOESTE por mais de 20 anos junto ao Centro de Ciências Agrárias no Campus de Marechal Cândido Rondon ministrando aulas na área de Química para os cursos de Agronomia e Zootecnia. Participa como docente permanente e orientador dos Programas de Pós-graduação (Mestrado e Doutorado): 1- Engenharia de Energia na Agricultura; 2- Conservação e Manejo de Recursos Naturais. É consultor científico e membro de conselho editorial em diversos periódicos científicos nacionais e internacionais. Na UNIOESTE, de 2000 a 2020 foi o coordenador do Laboratório de Química Ambiental (Campus MCR), atuante na prestação de serviços na área de análise de amostras ambientais e atualmente coordena os Laboratórios de Química Aplicada e Ambiental (Prédio BIOMÉDICAS) e Química Analítica e Ambiental (BIOINFRA) ambos no Campus Cascavel. Affonso idealizou e lidera o Grupo de Estudos em Solos e Meio Ambiente (GESOMA). Na UNIOESTE foi Assessor no International Office (2020 a 2021) e já atuou em cargos administrativos como Assessor do Gabinete do Reitor em 2001, Diretor de Pesquisa junto a PRPPG de 2001 a 2002 e também Coordenador de Pesquisa junto ao Centro de Ciências Agrárias no ano de 2008. O Prof. Affonso foi Chefe de Divisão junto ao Núcleo de Inovações Tecnológicas (NIT) da UNIOESTE em 2009. Affonso é consultor ad hoc do Ministério da Agricultura na área de Resíduos e Contaminantes e atuou de 2006 a 2022 como Avaliador Institucional e de Cursos no Ministério da Educação MEC/INEP. Atualmente é consultor ad hoc do CNPq, CAPES e Fundação Araucária. De 2009 a 2012 foi membro do Comitê Assessor da Área de Química e de 2017 a 2019 foi do Comitê Assessor de Agronomia da Fundação Araucária (PR). Atua como consultor ambiental voluntário junto ao MP-SP e CONAMA-DF. Affonso recebeu diversas homenagens e prêmios junto à comunidade nacional e internacional, sendo citados alguns a seguir: 2023 - Prêmio Professor Samuel Benchimol como pesquisador destaque em Desenvolvimento Sustentável na Região Amazônica, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações; 2023 - Terceiro colocado como Pesquisador de Ciências Agrárias (36 Prêmio Paranaense de Ciência e Tecnologia); 2023 - Primeiro colocado na UNIOESTE-PR em Ciências da Vida no Prêmio CONFAP; 2022 - Terceiro colocado como Pesquisador de Ciências Exatas e da Terra (35 Prêmio Paranaense de Ciência e Tecnologia); 2020 - Primeiro colocado como Pesquisador de Ciências Agrárias (33 Prêmio Paranaense de Ciência e Tecnologia); 2019 - Melhor trabalho científico do 9th International Conference on Environmental Pollution and Remediation (Lisboa - Portugal); 2018 e 2017 - Melhor Pesquisador e Professor de Ensino Superior - Personalidade Destaque - Prêmio Região; 2015 - Finalista do Prêmio Odebrecht para o Desenvolvimento Sustentável - Categoria Ambiental; 2014 - Honra ao mérito na Conferência Internacional de Energias Renováveis, Eficiência Energética e Desenvolvimento Sustentável (Alemanha); 2012 - Finalista do Prêmio Agência Nacional de Águas - Categoria Pesquisa e Inovação Tecnológica; 2011 e 2010 - Outstanding Scientists and Outstanding Intellectuals of the 21st Century (International Biographical Centre - Cambridge, England); 2010 - The International Einstein Award for Scientific Achievement pelo International Biographical Centre - Cambridge, England; 2009 - Prêmio Professor Samuel Benchimol como pesquisador destaque na área ambiental na Amazônia.

Angélica de Fátima Bortolato Piccioli, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste)

Atualmente, realiza Estágio de Pós-Doutorado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Energia na Agricultura (PPGEA), na Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), campus Cascavel, com bolsa do Programa de Desenvolvimento da Pós-Graduação (PDPG) Pós-Doutorado Estratégico, cuja pesquisa é direcionada ao desenvolvimento e validação de métodos de extração e determinação de contaminantes emergentes utilizando técnicas Cromatográficas como, cromatografia Gasosa com Detector de Captura de elétrons (GC-ECD) e Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com Detector de Arranjo de Diodo (HPLC-DAD). Doutora em Química Analítica pela Universidade Estadual de Maringá (UEM - 2022) na área de Química de Alimentos, desenvolveu metodologias de extração e quantificação de ácidos graxos em amostras de alimentos por Cromatografia Gasosa com Detector de Ionização de Chama (GC-FID) e quantificação de compostos bioativos por HPLC-DAD. Além das técnicas citadas, também realizou análises de triacilgliceróis por espectrometria de massas com ionização por eletrospray (ESI-MS). Mestre em Química pela mesma instituição (UEM - 2016), na área de Química Analítica com ênfase em análise de elementos traços, realizou desenvolvimento e validação de metodologias analíticas tendo domínio nas técnicas de espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS) e espectrometria de absorção atômica em chama (F AAS). Graduada em Química Licenciatura (UEM - 2013) e Química Bacharelado (2023) pela Universidade Estadual de Maringá.

Elio Conradi Jr., Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste)

Elio Conradi Junior é doutor em Produção Vegetal pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE). Mestre em Produção Vegetal pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE). Engenheiro Agrônomo formado pela UNIOESTE (2014-2018), atuou trabalhando junto ao Laboratório de Química Ambiental e Instrumental do Campus de Marechal Cândido Rondon, na realização de análises químicas de solo, análise granulométrica do solo e análise de tecido foliar (2015-2018). Também desenvolveu trabalhos na área de fruticultura e fitotecnia da cultura da oliveira (2014).Conhecimento no cultivo da soja e mecanização agrícola. Ex-intercambista do programa de intercâmbio de jovens do Rotary Internacional, atuou como embaixador de boa vontade no México. Possui conhecimento intermediário do idioma Inglês e fluência no idioma Espanhol. Atualmente, é membro do Grupo de Estudos em Solos e Meio Ambiente (GESOMA) coordenado pelo Prof. Dr. Affonso Celso Gonçalves Jr. onde desenvolve pesquisas relacionadas a remediação de solos e águas e dinâmica de pesticidas no ambiente com a utilização de lisímetros.

Daniel Schwantes, Pontificia Universidad Católica de Chile

Atualmente é professor da área de Proteção de Plantas e Saúde da Pontifícia Universidad Católica de Chile, Departamento de Ciências Vegetales (2019-atual), ocupando um cargo interdisciplinar compartilhado entre a Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal (FAIF), Facultad de Medicina y Faculdad de Química. Pertence aos colegiados das Faculdades de Química e de Agronomia, ministrando disciplinas e orientando em cursos de graduação e pós-graduação (Mestrado e Doutorado). Participa como professor membro do claustro dos seguintes programas de pós-graduação: Doutorado em Agronomia (Ciencias de la Agricultura), Doutorado em Química, Mestrado em Agronomia (Fisiología y Producción Vegetal). É professor pesquisador associado (e vice-lider) do Grupo de Estudos em Solos e Meio Ambiente (GESOMA - Unioeste) (2016 - Atual). Como histórico profissional: Foi Professor Titular, Coordenador do Curso de Agronomia e Presidente do NDE do Curso de Agronomia da Faculdade Educacional de Medianeira (UDC, 2018-2019). Foi professor substituto do Departamento de Engenharia e Exatas da UFPR - Setor Palotina (2017-2018). Atuou como professor pesquisador da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (2013 - 2017), no curso de Engenharia Ambiental - Campus Toledo, onde também foi Presidente do NDE (2016-2017). É Engenheiro Agrônomo formado pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE) (2006-2010), Mestre em Agronomia pela UNIOESTE (2010-2013), Doutor em Agronomia pela UNIOESTE (2013-2016) - Sanduíche (Bolsista CAPES Processo 99999.006647/2015-04) pela Universidade de Lisboa, pelo Instituto Superior de Agronomia (ULisboa), onde desenvolveu o projeto de título: Adsorventes modificados obtidos de videiras de Portugal visando remoção Cd(II) em águas; Possui diversas publicações internacionais e nacionais de alto fator de impacto relacionadas a área Ciências Ambientais e Ciências Agrárias, e a temas relacionados com a linha Sistemas de Produção Sustentáveis. Ministrou disciplinas em diversas pós-graduações Lato sensu brasileiras (Faculdade Assis Gurgacz de Cascavel; Centro Universitário Cataratas UDC de Foz do Iguaçu; Pontifícia Universidade Católica do Paraná de Toledo, Universidade Paranaense de Umuarama). Atua nas seguintes linhas de pesquisa: Bioacumulação de metais e pesticidas em compartimentos ambientais; Dinâmica Ambiental de Pesticidas; Adsorção de pesticidas e outros contaminantes por adsorventes de origem vegetal.

Bianca Pierina Carraro, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste)

Possui graduação em Ciências Biológicas Licenciatura pela Universidade Estadual de Ponta Grossa (1999), mestrado em Agronomia pela Universidade Estadual de Maringá (2002), doutorado em Engenharia Agrícola na Universidade Estadual do Oeste do Paraná (2022). Foi professora titular do Centro Universitário Assis Gurgacz atuando principalmente nas seguintes disciplinas: Biologia celular, Botânica morfológica, botânica sistemática e Biotecnologia vegetal. Na pesquisa atua na produção e aplicação de leveduras e seus metabólitos no desenvolvimento e pós-colheita de grandes culturas. Atualmente está cursando o pós-doutorado em Engenharia de Energia na Agricultura desenvolvendo métodos cromatográficos para determinação de pesticidas em água.

Herbert Nacke, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste)

Herbert Nacke concluiu o doutorado em Agronomia na Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE em 2014 como bolsista Capes. Possui mestrado e graduação em Agronomia por esta mesma instituição. Durante os anos de 2005 a 2014 atuou como colaborador no Laboratório de Química Ambiental e Instrumental, pertencente ao Centro de Ciências Agrárias, colaborando em pesquisas e prestação de serviços a comunidade. Publicou capítulos de livros e artigos em periódicos especializados em parceria com diversos pesquisadores. Tem experiência em Produção e Fisiologia Vegetal, Nutrição de Plantas, Microbiologia Agrícola e Química Analítica. Desde 2016 atua no setor privado, ocupando cargos técnicos/comerciais voltados ao segmento de fertilizantes especiais, produtos biológicos e tecnologia de aplicação.

Emanuel Sobocinski Zanini, Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste)

Emanuel é mestrando (2023) do Programa de Pós-graduação em Conservação e Manejo de Recursos Naturais (PPRN) na Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE; sua linha de pesquisa é monitoramento e manejo de ambientes antropizados: neonicotinóides em mel produzido por diferentes espécies de abelhas no Oeste do Paraná, e é orientado pelo Prof. Dr. Affonso Celso Gonçalves Jr.. É graduado em licenciatura em química pelo Instituto Federal do Paraná - IFPR (2021), também possui formação técnica em manutenção automotiva pelo Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI (2017), desenvolvendo sua pesquisa sobre a injeção eletrônica dos carros, mais especificamente o sensor de oxigênio (sonda lambda). Atuou como monitor de química para os alunos de ensino médio e cursinho no Colégio Expressão (2018); professor de ciências do 4° ao 7° ano na Escola Conceito Criativo (2020 - 2022); e professor particular de música (2017-2022). Foi estagiário no Laboratório de Análises Físico-químicas de Água - UNIOESTE (2020-2021) e no Colégio Estadual Wilson Joffre (2019-2021). Atualmente, é membro do Grupo de Estudos em Solos e Meio Ambiente (GESOMA) coordenado pelo Prof. Dr. Affonso Celso Gonçalves Jr., e atua como técnico laboratorial na UNIOESTE, responsável pelos laboratórios de química.

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Publicado

26-11-2024

Como Citar

Gonçalves Jr., A. C., Piccioli, A. de F. B., Conradi Jr., E., Schwantes, D., Carraro, B. P., Nacke, H., & Zanini, E. S. (2024). Activated carbon highly porous from recycled tobacco waste: a promising adsorbent for thiamethoxam removal. Journal of Education Science and Health, 4(4), 1–26. https://doi.org/10.52832/jesh.v4i4.448

Edição

v. 4 n. 4 (2024): JESH

Seção

ARTIGO ORIGINAL

Licença

Copyright (c) 2024 Journal of Education Science and Health

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