Green Approaches for Preparation of Natural Deep Eutectic Solvents for Determination of As, Cd, and Pb in Plant Samples by ICP-MS

Autor(es)

Ferreira, Sabrina S. ; Lamarca, Rafaela S. ; Silva, Leandro S. ; Burgo, Thiago A. L. ; Lima Gomes, Paulo C. F. ; Amaral, Clarice D. B. ; Fernandes, Jose O. ; Cunha, Sara C. ; Gonzalez, Mario H.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS OMEGA; v. 10, n. 24, p. 11-pg., 2025-06-11.

Resumo

Natural deep eutectic solvents (NADESs) and amino acid-based deep eutectic solvents (AADESs) are considered green solvents due to their biodegradable characteristics, low toxicity, low cost, simple preparation and handling, negligible volatility, and, especially, modulable physicochemical properties (density, viscosity, and polarity). In this work, two green methods for preparation of NADES and AADES were developed and evaluated with characterization of the solvents produced. Eutectic solvents based on citric acid/beta-alanine/water (Ala-CA), citric acid/xylitol/water (Xyl-CA), and citric acid/malic acid/water (MA-CA) were prepared either by stirring without heating or by using a rotary evaporator under reduced pressure. Comparison was made to the solvent obtained by the reference preparation method involving stirring with heating. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), in attenuated total reflectance (ATR) mode, showed wavenumber shifts, such as that of the C=O band from 1696 to 1710 cm-1, indicating the occurrence of interactions for formation of the solvents. Determination of the physicochemical properties of the solvents revealed significant differences between the methods, with viscosity values from 5.99 +/- 0.02 to 10.9 +/- 0.01 mPa.s for the stirring method and from 18.9 +/- 0.03 to 26.02 +/- 0.02 mPa.s for the rotary evaporator method. The melting points obtained by differential scanning calorimetry (DSC) were 240-251 K (stirring method) and 223 K (rotary evaporator method). The deep eutectic natures of the solvents were confirmed by using phase diagrams and thermodynamic calculations to estimate the ideal eutectic points of the ternary mixtures. These solvents provided satisfactory results in microwave-assisted extraction of plant material, with recoveries of 87-106% for determination of Cd and Pb, using the NADES prepared by the stirring method, and for As and Pb, using the AADES prepared by the stirring and rotary evaporator methods. The results demonstrated the effectiveness of the proposed methods for the preparation of NADES/AADES, with the potential to modulate the physical properties, such as viscosity and melting point, of these water-based solvents. Evaluation using EcoScale resulted in 99 points for the stirring method and 98 points for the rotary evaporator method, representing high green scores for these methods. (AU)

• Processo FAPESP: 24/13902-7 - Solventes Eutéticos Profundos (DES): Micro-extrações e Tendências Biotecnológicas Sustentáveis na Determinação de Contaminantes Ambientais
• Beneficiário: Mario Henrique Gonzalez
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 17/18531-3 - Química analítica verde: do preparo de amostras a determinações de elementos-traço por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)
• Beneficiário: Mario Henrique Gonzalez
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 22/02991-3 - Novas estratégias analíticas para determinação de compostos químicos emergentes em amostras ambientais, alimentos e de fluídos biológicos
• Beneficiário: Paulo Clairmont Feitosa de Lima Gomes
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Processo FAPESP: 15/14488-0 - Desenvolvimento de métodos analíticos para a determinação da qualidade de fertilizantes e resíduos de curtumes
• Beneficiário: Ana Rita de Araujo Nogueira
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 14/50945-4 - INCT 2014: Instituto Nacional de Tecnologias Alternativas para Detecção, Avaliação Toxicológica e Remoção de Micropoluentes e Radioativos
• Beneficiário: Maria Valnice Boldrin
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 21/14759-5 - Solventes e técnicas de extração sustentáveis em química analítica verde para determinação de contaminantes emergentes e inorgânicos em amostras ambientais
• Beneficiário: Mario Henrique Gonzalez
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/22113-8 - Solventes eutéticos naturais: síntese, caracterização e aplicações na determinação de As, Cd, Cr, Hg, Se e V em amostras ambientais por ICP-MS
• Beneficiário: Mario Henrique Gonzalez
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/14581-1 - Solventes Eutéticos Profundos Hidrofóbicos (hDES) Aplicados na Remoção de Contaminantes Emergentes e Inorgânicos em Amostras Ambientais
• Beneficiário: Rafaela Silva Lamarca
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 16/17304-0 - Proposição de métodos para a análise direta de amostras de lixo eletrônico: determinação de elementos preciosos, estratégicos e tóxicos em circuitos eletrônicos e telas touch screen
• Beneficiário: Daniel Fernandes de Andrade
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado