Manufatura aditiva circular: utilizando e reciclando materiais termoplásticos para desenvolver sensores analíticos
dc.contributor.advisor1 | Coltro, Wendell Karlos Tomazelli | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8302650734477213 | |
dc.contributor.referee1 | Coltro, Wendell Karlos Tomazelli | |
dc.contributor.referee2 | Carrilho, Emanuel | |
dc.contributor.referee3 | Muñoz, Rodrigo Alejandro Abarza | |
dc.contributor.referee4 | Janegitz, Bruno Campos | |
dc.contributor.referee5 | Chaves, Andréa Rodrigues | |
dc.creator | Silva Neto, Habdias de Araujo | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3489736015963187 | |
dc.date.accessioned | 2024-10-03T16:52:09Z | |
dc.date.available | 2024-10-03T16:52:09Z | |
dc.date.issued | 2024-02-05 | |
dc.description.abstract | Additive printing technologies have emerged as powerful tools for the development of portable analytical instrumentation including electrochemical sensors. Before using the device, pre-treatment methods are required to improve the electrochemical performance. Additionally, the additive printing method used thermoplastic polymers that can be harmful to the environment compartments. In this report, we successfully developed five different strategies to manufacture 3D-printed electrodes and have also introduced an initiative for recycling thermoplastic materials in order to create electrodes on paper substrate, contributing to the circular economy. The ecological impact of each proposed method was evaluated also. An activation process was performed by using Fenton's reagents, H2O2 (15%, v/v) and Fe (10 mg L-1 ) in the presence of ultraviolet radiation (5 min), followed by an electrochemical oxidation step in the presence of acetic acid (1.8 V vs C for 200 s). The proposed activation method has used non-toxic reagents and showed excellent improvement in the electrochemical responses with long-term stability (~ 2 months). The manufactured 3D-printed electrodes have exhibited suitable values of limit of detection (at µmol L-1 levels) for different analytes, including metals such as Cd(II) (0.009; 1.01 µg L-1 ) and Pb(II) (0.006; 1.24 µg L-1 ), midazolam maleate (0.54) , uric acid (0.71), adrenaline (0.61), S-nitroso-cysteine (4.1) and folic acid (5.1). In addition, the analytical methodologies described here also demonstrated an excellent ecological profile according to the 12 principles of Green Analytical Chemistry. | eng |
dc.description.resumo | As tecnologias de manufatura aditiva surgiram como ferramentas poderosas para o desenvolvimento de instrumentação analítica portátil incluindo sensores eletroquímicos. Antes de utilizar os dispositivos manufaturados, métodos de pré-tratamento são frequentemente necessários para melhorar o desempenho catalítico. Além disso, a impressão aditiva faz uso de polímeros termoplásticos que podem ser prejudiciais ao meio ambiente. Neste projeto de doutorado, desenvolvemos cinco estratégias diferentes para construir sensores eletroquímicos, utilizando a tecnologia de impressão aditiva, e tivemos o cuidado em reciclar materiais termoplásticos com a finalidade de fabricar eletrodos de papel, visando adequação aos conceitos de economia circular. O impacto ambiental dos métodos desenvolvidos também foi investigado. Uma ativação foi proposta mediante o uso de reagentes de Fenton, H2O2 (15%, v/v) e Fe (10 mg L-1 ) na presença de radiação ultravioleta (5 minutos), seguido de uma oxidação eletroquímica na presença de ácido acético (1,8 V vs C por 200 s). O método de ativação utiliza reagentes de baixa toxicidade e apresentou considerável melhora no desempenho eletroquímico com estabilidade a longo prazo (~ 2 meses). Os diferentes métodos analíticos desenvolvidos apresentaram baixos valores de limites de detecção (em níveis de µmol L-1 ) para diferentes analitos, incluindo metais como Cd(II) (0,009; 1,01 µg L-1 ) e Pb(II) (0,006; 1,24 µg L-1 ), maleato de midazolam (0,54), ácido úrico (0,71), adrenalina (0,61), S-nitrosocisteína (4,1) e ácido fólico (5,1). As metodologias descritas apresentaram excelente desempenho ecológico segundo os 12 princípios da Química Analítica Verde. | |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | |
dc.identifier.citation | SILVA NETO, H. A. Manufatura aditiva circular: utilizando e reciclando materiais termoplásticos para desenvolver sensores analíticos. 2024. 137 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024. | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13482 | |
dc.language | por | |
dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | |
dc.publisher.country | Brasil | |
dc.publisher.department | Instituto de Química - IQ (RMG) | |
dc.publisher.initials | UFG | |
dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Química (IQ) | |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
dc.subject | Extrusão de materiais | por |
dc.subject | Sensores de carbono | por |
dc.subject | Materiais reciclados | por |
dc.subject | Economia circular | por |
dc.subject | Análises eletroquímicas | por |
dc.subject | Bioanálises | por |
dc.subject | Material extrusion | eng |
dc.subject | Carbon-based sensors | eng |
dc.subject | Recycled materials | eng |
dc.subject | Circular economy | eng |
dc.subject | Electrochemical analysis | eng |
dc.subject | Bioanalyses | eng |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | |
dc.title | Manufatura aditiva circular: utilizando e reciclando materiais termoplásticos para desenvolver sensores analíticos | |
dc.title.alternative | Circular additive manufacturing: using and recycling thermoplastic materials for the development of analytical sensors | eng |
dc.type | Tese |