Obtenção de membranas nanocompósitas de PCL/PMMA/zeólita para aplicação como sensor químico para detecção de resíduos de polifenóis da indústria cafeeira

• Processo: 21/14992-1
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Data de Término da vigência: 22 de julho de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Luiz Henrique Capparelli Mattoso
• Beneficiário: João Otávio Donizette Malafatti
• Instituição Sede: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA). Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brasil). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/03632-0 - Desenvolvimento de sistemas de sensores baseados em nanoestruturas de zeólita funcionalizada com porfirinas para detecção de polifenóis, BE.EP.PD
• Assunto(s): Nanocompósitos Nanofibras Polifenóis Zeolitas Sensores químicos Análise colorimétrica Indústria do café Cafeicultura
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: colorimétrico | fiação á sopro | nanofibras | Polifenóis | sensor químico | zeólita | nanocompósitos

Resumo

A cultura do café tem crescido significativamente nos últimos anos, sendo um dos produtos com maior benefício e consumo globalmente. No entanto, o processamento úmido do café gera grandes volumes de águas residuais com alto teor de compostos fenólicos como o ácido cafeico e clorogênico, tóxicos e persistentes no meio ambiente. Assim, é necessário controlar a qualidade da água após o uso industrial, monitorando os compostos presentes. Nesse sentido, os sensores químicos tornam-se uma alternativa para detecção rápida, seletiva e sensível para uso em dispositivos portáteis na região do ultravioleta-visível com possível alteração colorimétrica. Zeólitas como a da família faujasita (FAU) têm grande vantagem atribuída à elevada estabilidade, área de superfície elevada, porosidade e labilidade devido à presença de contra-íons de balanço de carga. Para tanto, a presença de íons tais como cobre e prata na superfície podem interagir com as poliolefinas, alterando as propriedades ópticas dos contaminantes. Para a manipulação do sensor, as zeólitas serão incorporadas a uma membrana de nanofibras à base de policaprolactona (PCL) e polimetilmetacrilato (PMMA), devido às suas propriedades de biocompatibilidade e resistência mecânica. Para a obtenção de nanofibras, será utilizado o método de fiação por sopro (SBS) por ser uma metodologia que permite a obtenção de membranas porosas, de forma rápida e baixo custo, permitindo a introdução de nanopartículas em uma matriz polimérica de forma simples e prática. Assim, neste projeto se propõe a obter nanocompósitos constituídos por nanofibras PCL/PMMA/FAU para monitorar os poluentes da indústria cafeeira. A FAU será obtida a parte da sílica extraída da casca de arroz, gerando assim um produto de segunda geração e resíduos para fertilização do solo, contribuindo para o funcionamento da economia circular. As detecções serão realizadas em um espectrofotômetro de ultravioleta-visível, sendo esperado também detecção visual a partir de mudanças colorimétricas. Dessa maneira, busca-se compreender as interações que permitem o funcionamento do sensor, bem como a seletividade e sensibilidade diante dos contaminantes provenientes da cafeicultura. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BERNARDI, BARBARA; MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; MOREIRA, AILTON JOSE; NASCIMENTO, ANDRESSA CRISTINA DE ALMEIDA; LIMA, JULIANA BRUZACA; VERMEERSCH, LILIAN APARECIDA FIORINI; PARIS, ELAINE CRISTINA. Antimicrobial membranes based on polycaprolactone:pectin blends reinforced with zeolite faujasite for cloxacillin-controlled release. DISCOVER NANO, v. 20, n. 1, p. 15-pg., 2025-01-14. (19/23412-9, 21/14992-1, 22/06219-3, 23/17483-6, 23/03632-0)

RUELLAS, THAMARA MACHADO DE OLIVEIRA; MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; PARIS, ELAINE CRISTINA; GIRALDI, TANIA REGINA. Kinetic and isotherm adsorption studies of Zn (II) ions on hydroxyapatite nanoparticles: Linear and nonlinear analyses. International Journal of Applied Ceramic Technology, v. N/A, p. 18-pg., 2024-10-04. (21/14992-1)

MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; TAVARES, FRANCINE ALINE; NEVES, TAINARA RAMOS; MASCARENHAS, BRUNO CANO; QUARANTA, SIMONE; PARIS, ELAINE CRISTINA. Modified Silica Nanoparticles from Rice Husk Supported on Polylactic Acid as Adsorptive Membranes for Dye Removal. MATERIALS, v. 16, n. 6, p. 18-pg., 2023-03-01. (21/14992-1)

PERES, LAIZA GABRIELA SANCHES; MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; BERNARDI, BARBARA; MATTOSO, LUIZ HENRIQUE CAPPARELLI; PARIS, ELAINE CRISTINA. Biodegradable Starch Sachets Reinforced with Montmorillonite for Packing ZnO Nanoparticles: Solubility and Zn2+ Ions Release. JOURNAL OF POLYMERS AND THE ENVIRONMENT, v. N/A, p. 11-pg., 2023-01-31. (19/09485-3, 21/14992-1)

MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; RUELLAS, THAMARA MACHADO DE OLIVEIRA; SCIENA, CAMILA RODRIGUES; PARIS, ELAINE CRISTINA. PLA/starch biodegradable fibers obtained by the electrospinning method for micronutrient mineral release. AIMS MATERIALS SCIENCE, v. 10, n. 2, p. 13-pg., 2023-01-01. (21/14992-1)

BRITO, SABRINA DA COSTA; MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; BRASIL, EDNEIDE MORAIS; BRESOLIN, JOANA DIAS; SIVIERI, KATIA; PARIS, ELAINE CRISTINA; FERREIRA, MARCOS DAVID. A Comprehensive Approach to the SiO2/Ag Nanoparticles' Interaction on Polyvinyl Chloride Films and the Effects of Antimicrobial Activity. Brazilian Journal of Physics, v. 53, n. 4, p. 9-pg., 2023-08-01. (21/14992-1)

MEIRELLES, MARIANA RODRIGUES; MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; ESCOTE, MARCIA TSUYAMA; PINTO, ALEXANDRE HENRIQUE; PARIS, ELAINE CRISTINA. Magnetic Adsorbent Based on Faujasite Zeolite Decorated with Magnesium Ferrite Nanoparticles for Metal Ion Removal. MAGNETOCHEMISTRY, v. 9, n. 5, p. 14-pg., 2023-05-20. (21/14992-1)

MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; DOMINGUES, MARCELO AVILA; MEIRELLES, MARIANA RODRIGUES; PERES, LAIZA GABRIELA SANCHES; BRESOLIN, JOANA DIAS; PARIS, ELAINE CRISTINA. Antifungal and ultraviolet-visible barrier properties in starch films reinforced with CuO nanoparticles. Journal of Applied Polymer Science, v. 140, n. 33, p. 14-pg., 2023-06-16. (21/14992-1, 19/09485-3)

MALAFATTI, JOAO OTAVIO DONIZETTE; BRITO, SABRINA DA COSTA; PEREIRA, VINICIUS ALEX CANO; CALISTO, ITALO; NETTO, SAAD BARBAR; FORMIGONI, CARLOS EDUARDO; INNOCENTINI, MURILO DANIEL DE MELLO; MITSUYUKI, MILENE CORSO; SIVIERI, KATIA; FERREIRA, MARCOS DAVID. Effects on Physicochemical and Microbiological Properties of Coconut Water Packaged in Silver-Based Materials. Packaging Technology and Science, v. N/A, p. 14-pg., 2025-02-18. (21/14992-1)