Manufatura aditiva circular: utilizando e reciclando materiais termoplásticos para desenvolver sensores analíticos

dc.contributor.advisor1Coltro, Wendell Karlos Tomazelli
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8302650734477213
dc.contributor.referee1Coltro, Wendell Karlos Tomazelli
dc.contributor.referee2Carrilho, Emanuel
dc.contributor.referee3Muñoz, Rodrigo Alejandro Abarza
dc.contributor.referee4Janegitz, Bruno Campos
dc.contributor.referee5Chaves, Andréa Rodrigues
dc.creatorSilva Neto, Habdias de Araujo
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3489736015963187
dc.date.accessioned2024-10-03T16:52:09Z
dc.date.available2024-10-03T16:52:09Z
dc.date.issued2024-02-05
dc.description.abstractAdditive 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.resumoAs 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.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
dc.identifier.citationSILVA 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.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13482
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentInstituto de Química - IQ (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Química (IQ)
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectExtrusão de materiaispor
dc.subjectSensores de carbonopor
dc.subjectMateriais recicladospor
dc.subjectEconomia circularpor
dc.subjectAnálises eletroquímicaspor
dc.subjectBioanálisespor
dc.subjectMaterial extrusioneng
dc.subjectCarbon-based sensorseng
dc.subjectRecycled materialseng
dc.subjectCircular economyeng
dc.subjectElectrochemical analysiseng
dc.subjectBioanalyseseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.titleManufatura aditiva circular: utilizando e reciclando materiais termoplásticos para desenvolver sensores analíticos
dc.title.alternativeCircular additive manufacturing: using and recycling thermoplastic materials for the development of analytical sensorseng
dc.typeTese

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