Degradação do herbicida sulfentrazone por nanorredutores bimetálicos de Fe/Ni

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Aparecida Nascimento, M. (DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/UFV) ; Rocha de Souza Drumond, A. (DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/UFV) ; Beatriz Rocha de Jesus Passos, A. (DEPARTAMENTO DE FITOTECNIA/UFV) ; Ferreira Lima, C. (DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/UFV) ; Pereira Lopes, R. (DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/UFV)

Resumo

O herbicida sulfentrazone é bastante utilizado em culturas de soja, cana-de-açúcar, entre outras, no controle de plantas daninhas. Ele apresenta grande estabilidade e mobilidade nos solos, sendo nocivo ao ambiente. Portanto, para evitar a contaminação de lençóis freáticos e evitar que este agroquímico atinja a cadeia alimentar, fazem-se necessários estudos de degradação destes compostos, que sejam rápidos, práticos e de baixo custo em sistemas aquosos. Diante disso, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de degradação do sulfentrazone por redutores bimetálicos de Fe/Ni nanoestruturados. A eficiência de degradação do analito foi monitorada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detector UV-Vis, sendo obtida uma degradação superior a 80 % em apenas 30 min de reação.

Palavras chaves

Nanorredutres de Fe/Ni ; Sulfentrazone; Degradação

Introdução

Nos últimos anos, verificou-se um aumento considerável na produção de alimentos que é decorrente do grande crescimento da população mundial. Desta forma, o uso de agroquímicos torna-se cada vez mais imperativo no controle de pragas, doenças e plantas daninhas em sistemas de produção agrícolas, possibilitando maior produtividade e maior retorno econômico [1]. O herbicida sulfentrazone, por exemplo, é amplamente aplicado em várias culturas no controle de plantas daninhas. Este composto é altamente móvel e persistente no solo e tem um alto potencial de lixiviação. Desta forma, seu uso pode causar riscos ambientais, toxicológicos e contaminação das águas subterrâneas [2]. Portanto, para evitar a contaminação de lençóis freáticos e evitar que estes agroquímicos atinjam a cadeia alimentar, fazem-se necessários estudos de degradação destes compostos, que sejam rápidos, práticos e de baixo custo em sistemas aquosos. Neste sentido, surgem os redutores bimetálicos que vem se destacando na degradação de compostos funcionalizados. Estes materiais podem ser utilizados na eliminação de metais pesados, compostos orgânicos halogenados, compostos nitro e azo e oxiânions. O ferro é um dos metais mais utilizados devido à sua elevada reatividade, facilidade de obtenção, baixo custo e não toxicidade [3]. Além disso, ele é um agente redutor relativamente forte frente a uma série de substâncias. O ferro, portanto, pode se combinar a outro metal, formando os redutores bimetálicos nanoestruturados. O segundo metal, que pode ser o níquel, atua como um catalisador para melhorar a reatividade do ferro [4]. Diante do exposto, este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência de degradação do herbicida sulfentrazone por nanopartículas bimetálicas constituídas de Fe/Ni em sistemas aquosos.

Material e métodos

As nanopartículas bimetálicos de Fe/Ni foram preparadas via redução química dos íons Fe (II) e Ni (II) em solução (água : etanol 1:4, v/v) utilizando-se borohidreto de sódio (NaBH4) e armazenados em etanol. Antes dos ensaios de degradação, os nanomateriais foram filtrados, utilizando-se membranas de nitrocelulose (Millipore 0,10 μm), e adicionados à solução aquosa de sulfentrazone (10 mg/L), obtendo-se a concentração final de 2,0 g/L. O sistema foi mantido sob agitação à temperatura ambiente. O pH do sistema foi controlado com auxílio de uma solução de ácido sulfúrico (3 mol/L). Alíquotas da solução foram retiradas em diferentes intervalos de tempo (0, 2, 5, 10, 15, 30, 45, 60 e 75 min), filtradas e injetadas em um Cromatógrafo Líquido de Alta Eficiência (modelo Shimadzu LC 20AT) com detector UV-Vis (Shimadzu SPD 20A). Utilizou-se uma coluna de fase reversa C18 (Shimadzu VP-ODS Shim pack -150 mm x 4,6 mm x 5 μm), a qual foi mantida a 30º C. A fase móvel foi composta por acetonitrila e solução aquosa de H3PO4 0,1% v/v (50:50, v/v). O fluxo foi de 1 mL/min e o volume de injeção foi de 20 μL. Usou-se o modo de eluição isocrático, totalizando 7 minutos de corrida cromatográfica. O comprimento de onda monitorado foi de 207 nm. Os experimentos foram realizados em triplicata.

Resultado e discussão

Na Figura 1 são mostrados os cromatogramas do sulfentrazone no tempo zero (Fig. 1a) e após 60 min de reação (Fig. 1b). Comparando-se as áreas dos picos do analito (no tempo de retenção igual a 5 min), pôde-se observar a sua diminuição, indicando a eficiência dos nanorredutores bimetálicos na degradação do herbicida. Também pôde ser observada a presença de um outro pico, cujo tempo de retenção é igual a 4 min, indicando a formação de um produto de degradação. O pico que aparece em aproximadamente 1,2 min é referente ao ácido sulfúrico que foi usado no sistema para controlar o pH do meio reacional. Para quantificar a taxa de degradação as áreas dos picos foram integradas, as concentrações foram estimadas a partir da curva analítica e a taxa de degradação foi calculada. A Figura 2 mostra o gráfico da concentração normalizada de sulfentrazone (C/C0) em função do tempo reacional (min). Pode-se observar que aproximadamente 80 % da concentração inicial de sulfentrazone foi degradada em apenas 15 min de reação. Vale ressaltar que após 15 min o sistema se mantém constante.

Cromatogramas da solução de sulfentrazone (10 mg/L) tratadas pelos redutores bimetálicos.(a)Tempo zero de reação (b) Após 60 min de reação


Concentração normalizada de sulfentrazone (C/C0) em função do tempo reacional

Conclusões

Diante dos resultados pode-se concluir que as nanopartículas bimetálicas de Fe/Ni são excelentes materiais para a degradação do herbicida sulfentrazone, uma vez que o mesmo teve uma degradação de aproximadamente 81% em apenas 15 min de reação.

Agradecimentos

À CAPES, FAPEMIG, DPF/UFV, DEQ/UFV, DFT/UFV, NMM/UFV e DEMAQ/CENIBRA S.A.

Referências

[1] SILVA FILHO, C. F. Determinação de resíduos dos pesticidas pirimetanil, pirimicarbe e buprofezina em águas ambientais por SPME e GC-MS. 2009. 101p. Dissertação Mestrado em Qímica) – Núcleo de pós-graduação em Química, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão-SE, 2009.

[2] ZOBIOLE, L. H. S. et al. Efeito da compactação do solo e do sulfentrazone sobre a cultura da soja em duas condições de água no solo. Planta Daninha, Viçosa, MG, v. 25, n. 3, p. 537-545, jul./set. 2007.

[3] O’CARROLL, D. Nanoscale zero valent iron and bimetallic particles for contaminated site remediation. Advances in Water Resources. v. 51, p. 104–122, 2013.

[4] LIU, W. J.; QIAN, T. T.; JIANG, H. Bimetallic Fe nanoparticles: Recent advances in synthesis and application in catalytic elimination of environmental pollutants. Chemical Engineering Journal. v. 236, p. 448–463, 2014.