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Estratégias de funcionalização da Luffa cylindrica para a adsorção de contaminantes farmacêuticos da água
| 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 |
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PPGQ: Dissertações e Teses [251]
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