| dc.creator | Costa, Juliê Silveira da | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-30T10:11:22Z | |
| dc.date.available | 2025-12-29 | |
| dc.date.available | 2025-12-30T10:11:22Z | |
| dc.date.issued | 2025-09-12 | |
| dc.identifier.citation | COSTA, Juliê Silveira da. Estratégias de funcionalização da Luffa cylindrica para a adsorção de contaminantes farmacêuticos da água. 2025. 230 f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/19153 | |
| dc.description.abstract | Luffa cylindrica (LF) is an abundant plant-based biomass with a highly porous
three-dimensional structure, offering great potential for environmental
applications. However, the low density and predominantly hydrophilic nature of
its active sites limit its adsorption capacity for pharmaceutical contaminants. This
thesis hypothesizes that chemical functionalization of LF fibers can enhance their
adsorption performance by introducing specific functional groups while
preserving the native 3D architecture. To test this hypothesis, three
complementary functionalization strategies were developed and systematically
evaluated. The grafting of polyethyleneimine (PEI) introduced nitrogen-rich
groups, significantly improving reactivity and enabling stable removal of
antibiotics and antivirals with confirmed reusability. The coating of LF with
polypyrrole and stearic acid increased fiber hydrophobicity, thereby enhancing
interactions with less polar pharmaceuticals such as diclofenac, and further
demonstrated feasibility under continuous-flow conditions relevant for scale-up.
Finally, grafting with β-cyclodextrin (β-CD) created selective host–guest
complexation sites, producing an efficient fixed-bed column adsorbent capable of
removing non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) from large volumes of
water. Collectively, these results demonstrate that distinct modifications routes
can be applied to LF without compromising its structural integrity, while tailoring
surface chemistry for adsorption of pharmaceuticals with diverse chemical
properties. By correlating functionalization strategies with adsorption outcomes,
this thesis advances the understanding of structure–function relationships in
lignocellulosic adsorbents, provides new insights into the sustainable valorization
of agricultural residues, and establishes a framework for designing scalable
biomass-based materials for water treatment technologies. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Biomassa vegetal | pt_BR |
| dc.subject | Funcionalização | pt_BR |
| dc.subject | Bioadsorventes | pt_BR |
| dc.subject | Adsorção | pt_BR |
| dc.subject | Fármacos | pt_BR |
| dc.subject | Vegetal biomass | pt_BR |
| dc.subject | Functionalization | pt_BR |
| dc.subject | Bioadsorbents | pt_BR |
| dc.subject | Adsorption | pt_BR |
| dc.subject | Pharmaceuticals | pt_BR |
| dc.title | Estratégias de funcionalização da Luffa cylindrica para a adsorção de contaminantes farmacêuticos da água | pt_BR |
| dc.title.alternative | Functionalization strategies of Luffa cylindrica for the adsorption of pharmaceutical contaminants from water | pt_BR |
| dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-3655-8175 | pt_BR |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/0571807339887288 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-5362-6478 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/5914976951761736 | pt_BR |
| dc.description.resumo | Luffa cylindrica (LF) é uma biomassa vegetal abundante, com uma estrutura 3D
altamente porosa, com grande potencial para aplicações ambientais. No entanto,
a baixa densidade e a natureza hidrofílica de seus sítios ativos limitam sua
capacidade de adsorção de contaminantes farmacêuticos. Esta tese parte da
hipótese de que a funcionalização química das fibras de LF pode aprimorar seu
desempenho adsortivo, por meio da introdução de grupos funcionais específicos,
preservando ao mesmo tempo a arquitetura 3D nativa. Para isso, três estratégias
complementares de funcionalização foram desenvolvidas e avaliadas
sistematicamente. A graftização da polietilenimina (PEI) introduziu grupos ricos
em nitrogênio, melhorando significativamente a reatividade e permitindo a
remoção estável de antibióticos e antivirais, com reutilização confirmada. O
revestimento da LF com polipirrol e ácido esteárico aumentou a hidrofobicidade
das fibras, intensificando as interações com fármacos menos polares, como o
diclofenaco, além de demonstrar viabilidade em condições de fluxo contínuo,
relevantes para escalonamento. Por fim, a graftização com β-ciclodextrina (β
CD) criou sítios de complexação hospedeiro–hospede, resultando em um
adsorvente eficiente em coluna de leito fixo, capaz de remover anti-inflamatórios
não esteroides (AINEs) de grandes volumes de água. Coletivamente, esses
resultados demonstram que rotas de modificação distintas podem ser aplicadas
à LF sem comprometer sua integridade estrutural, ao mesmo tempo em que
permitem ajustar a química superficial para a adsorção de fármacos com
propriedades químicas diversas. Ao correlacionar estratégias de funcionalização
com os resultados de adsorção, esta tese avança na compreensão das relações
estrutura–função em adsorventes lignocelulósicos, oferece novos insights sobre
a valorização de resíduos agrícolas e estabelece um referencial para o design
de materiais de biomassa escalonáveis voltados a tecnologias de tratamento de
água. | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Química | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Fajardo, André Ricardo | |
| dc.subject.cnpq1 | QUIMICA | pt_BR |