Estratégias de funcionalização da Luffa cylindrica para a adsorção de contaminantes farmacêuticos da água
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.