Solventes eutéticos profundos aplicados no desenvolvimento de métodos para determinação elementar em amostras de composição orgânica e inorgânica

Abstract

Resumo: O preparo de amostra desempenha um papel fundamental na análise química, sendo essencial para resolver diversas questões analíticas. No entanto, esta etapa tem se tornado cada vez mais desafiadora devido à demanda por análises de amostras complexas e ao crescente interesse por métodos mais eficientes e sustentáveis. A partir disso, nesta tese, foram desenvolvidas estratégias inovadoras utilizando solventes eutéticos profundos (DES) em métodos alternativos de preparo de amostra, com foco na extração de analitos inorgânicos e na determinação elementar por meio de técnicas de espectrometria atômica. Inicialmente, realizou-se uma revisão (I) dos métodos que utilizaram DES, avaliando sua sustentabilidade por meio de métricas, combinadas com análise exploratória de dados utilizando mapa auto-organizável. Além disso, foram desenvolvidos métodos de extração aplicados em diversas matrizes, utilizando radiação micro-ondas para a extração (II) de Cd, Cu, Fe, Mn e Zn em amostras de ervas medicinais, e um método baseado na formação e quebra de emulsões (III) para a determinação de Al, Ca, Cr, Cu, K, Mg, Mn e Zn em óleos vegetais. Além disso, foram propostos métodos de extração (IV) utilizando vários solventes para a extração de Pb em placas de circuito impresso (resíduo eletrônico). Todas as estratégias foram desenvolvidas a partir do estudo da composição de DES preparados com cloreto de colina e ácidos carboxílicos, na avaliação e na otimização das condições experimentais empregando estratégias multivariadas, na avaliação dos parâmetros de desempenho analítico e das métricas de sustentabilidade. Os resultados indicam que os métodos desenvolvidos alcançaram um desempenho significativo na extração de analitos inorgânicos em diferentes tipos de amostras de matrizes orgânicas e inorgânicas, com altas taxas de extração, precisão e exatidão compatíveis com métodos de referência adotados e de acordo com os critérios de desempenho aceitos. Assim, esta tese contribui com avanços significativos no campo do preparo de amostra fornecendo métodos alternativos voltados à determinação inorgânica elementar, com vantagens relacionadas à simplicidade, eficiência e sustentabilidade.

Abstract: Sample preparation plays a role in chemical analysis and is essential for addressing analytical applications. However, this step has become increasingly complex due to the demand for analyses of highly intricate samples and the growing interest in more efficient and sustainable methods. Therefore, in this thesis, innovative strategies were developed using deep eutectic solvents (DES) in alternative sample preparation methods, focusing on inorganic analyte extraction and elemental determination through atomic spectrometry techniques. Initially, a review of methods employing DES was conducted, evaluating their sustainability through green sample preparation metrics, combined with exploratory data analysis using a self-organizing map. Additionally, extraction methods were developed for various matrices, utilizing microwave radiation for the extraction of Cd, Cu, Fe, Mn, and Zn in medicinal herb samples, and a method based on emulsion-breaking for the determination of Al, Ca, Cr, Cu, K, Mg, Mn, and Zn in vegetable oils. Extraction methods using various solvents were also proposed for Pb extraction in printed circuit boards (electronic waste). All methods were developed based on the study of DES composition based on choline chloride and carboxylic acids, evaluation and optimization of experimental conditions using multivariate tools, evaluation of analytical performance parameters, and greenness assessment. The results indicate that the developed methods achieved significant performance in extracting inorganic analytes in different types of organic and inorganic matrix samples, with high extraction rates, precision, and accuracy compatible with adopted reference methods and according to performance criteria. Thus, this thesis contributes significant improvement in sample preparation and provides alternative methods for elemental determination, with advantages related to simplicity, efficiency, and sustainability.