Interações moleculares e desempenho adsorptivo de materiais carbonáceos modificados na remoção de glifosato: uma abordagem computacional e experimental

Abstract

O uso intensivo do glifosato nas práticas agrícolas, tem ocasionado a sua introdução nos compartimentos ambientais, provocando a contaminação de solos e corpos hídricos, o que gera efeitos adversos à saúde humana e aos ecossistemas. Nesse contexto, torna-se necessário não apenas reduzir a aplicação do herbicida, mas também desenvolver estratégias eficientes de remoção do meio ambiente. Assim, este estudo teve como objetivo investigar, as interações moleculares e o desempenho Adsorptivo de materiais carbonáceos modificados na remoção do glifosato, correlacionando propriedades estruturais, eletrônicas e texturais com a eficiência de adsorção, a partir de uma abordagem teórico-experimental. A pesquisa foi estruturada em duas etapas. Sendo que na primeira, empregaram-se métodos semiempíricos de ligação forte (GFN2-xTB), implementados no software xTB, para otimização estrutural, cálculos de propriedades eletrônicas, dinâmica molecular e análise topológica das interações entre o glifosato em diferentes graus de ionização e nanotubos de carbono funcionalizados com hidroxila (5–25%). Na segunda etapa, foram sintetizados e modificados quimicamente materiais carbonáceos (carvões ativados, nanotubos de carbono e xerogéis de carbono) através da oxidação com HNO₃ e tratamentos térmicos (400, 600 e 900 °C). Os materiais foram caracterizados por técnicas texturais e estruturais e avaliados quanto à capacidade Adsorptiva por meio de ensaios experimentais e quantificação via cromatografia iônica. Os resultados computacionais indicaram que os parâmetros eletrônicos apresentaram comportamento dependente da concentração de grupos hidroxila e do grau de ionização do glifosato, o que influenciou nas energias de ligação e os mecanismos de interação. Experimentalmente, verificou-se que modificações químicas com HNO₃ e tratamentos térmicos alteraram a área superficial, o volume de microporos e a química superficial, refletindo em variações na capacidade de adsorção. Observou-se correlação entre propriedades texturais, pH nos mecanismos de retenção do herbicida. Assim, pode concluir que a eficiência na remoção do glifosato está diretamente relacionada à interação entre o estado de ionização do contaminante e as propriedades estruturais, eletrônicas e texturais dos materiais carbonáceos modificados.