Polímeros molecularmente impressos para a remediação de pesticidas em águas contaminadas

Abstract

A contaminação de recursos hídricos por pesticidas representa uma crescente ameaça ambiental, demandando tecnologias de remediação que aliem eficiência, seletividade e sustentabilidade. O fipronil, um inseticida amplamente utilizado na agricultura, destaca-se por sua persistência e pela toxicidade de seus metabólitos, como o fipronil sulfone e o fipronil sulfide, que contaminam solos e águas, gerando riscos aos ecossistemas aquáticos e à saúde humana. Diante dessa problemática, esta tese investigou a aplicação de polímeros molecularmente impressos (MIPs) como uma solução tecnológica avançada, abordando o tema sob uma dupla perspectiva: primeiramente, por meio de uma ampla revisão bibliométrica para mapear o panorama científico global e, subsequentemente, através de um estudo experimental focado no desenvolvimento e na validação de um MIP específico para a remoção de fipronil e seus derivados. O estudo bibliométrico, que analisou 413 publicações da base Web of Science entre 2010 e 2025, confirmou o crescente interesse científico nos MIPs para o monitoramento e a remediação de pesticidas, identificando a China como líder em volume de publicações e destacando tendências emergentes, como a integração de MIPs com nanotecnologia e sensores eletroquímicos. A análise revelou, ainda, a necessidade de avanços em escalabilidade industrial e na padronização de protocolos para viabilizar a aplicação prática dessa tecnologia. Alinhado a essa lacuna, o estudo experimental concentrou-se na síntese, caracterização e avaliação de um MIP seletivo para o fipronil (FIP) e seus metabólitos, sulfone (SFN) e sulfide (SFD). Os polímeros (MIP e o não impresso, NIP) foram caracterizados por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia no infravermelho (FTIR) e área superficial específica (BET), que confirmaram a síntese de um material macroporoso e termicamente estável. O estudo cinético demonstrou que o equilíbrio de adsorção foi alcançado em 120 minutos, com o modelo de pseudo-segunda ordem (PSO) descrevendo melhor o processo para o MIP. Os ensaios de equilíbrio, melhor ajustados aos modelos de Langmuir (para FIP e SFN) e Sips/Freundlich (para SFD), revelaram uma capacidade máxima de adsorção do MIP significativamente superior à do NIP, sendo 7,14 vezes maior para o fipronil. A eficiência do MIP foi mantida em uma ampla faixa de pH (5 a 9), e os testes de dessorção confirmaram a forte afinidade e a retenção dos analitos nas cavidades moleculares específicas do polímero. Notavelmente, o ensaio de seletividade demonstrou a capacidade superior do MIP em reconhecer e adsorver o fipronil em uma mistura com outros pesticidas. A robustez do material foi comprovada nos ensaios de regeneração, nos quais o MIP manteve 99,66 % de sua capacidade adsortiva após três ciclos de reuso. Em conjunto, os resultados desta tese demonstram que os MIPs representam uma plataforma tecnológica promissora e eficaz para a remediação seletiva de águas contaminadas com fipronil e seus metabólitos, oferecendo uma solução alinhada com os avanços científicos globais e com as demandas por tecnologias ambientais sustentáveis.