Pontos de carbono obtidos do bagaço de cana e sua aplicação como marcadores fluorescentes de etanol combustível

Abstract

Neste estudo, nanomateriais fluorescentes à base de carbono foram testados como marcadores de etanol hidratado combustível para possível prevenção de fraudes e adulterações. Bagaço de cana seco e carbonizado no forno nas temperaturas de T = 200, 325 e 450 °C foram utilizados como precursores de pontos de carbono (PCs) através da carbonização solvotermal a 180 oC. Os sistemas produzidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão (MET), espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta, análise termogravimétrica, espectroscopia de absorção eletrônica, espectroscopia de emissão e espectroscopia de absorção na região do infravermelho. As imagens de MET mostraram nanopartículas com formato esférico ou quase esférico com tamanhos médios de 1,60 nm para o bagaço de cana seco, e de 5,88 nm para o bagaço de cana carbonizado. Esses valores foram diferentes dos raios hidrodinâmicos observados por DLS, que variaram na faixa de 0,8 a 5.560 nm. Esses resultados associados aos de potencial zeta indicaram a formação de agregados de nanopartículas, evidenciando instabilidade das amostras. Os espectros de absorção eletrônica dos PCs produzidos com o bagaço de cana seco e carbonizados a 200°C apresentaram uma única banda, diferente do que é visto na literatura, mas dentro da faixa de 200 a 400 nm, relacionada com transições eletrônicas carbono–carbono do núcleo aromático e de ligações de grupos funcionais na superfície. Os sistemas aquosos apresentaram fluorescência azulada e os PCs obtidos do bagaço de cana carbonizado a 200 °C apresentaram dependência do comprimento de onda de excitação, deslocando seu máximo de intensidade de fluorescência de 425 nm até 565 nm. Os espectros de emissão do bagaço de cana carbonizado a 200 oC apresentaram largura da banda a meia altura (FWHM) de 110 nm enquanto os espectros de emissão do bagaço de cana seco apresentaram FWHM de 85 nm. Os espectros de absorção no infravermelho mostraram o desaparecimento dos grupos funcionais responsáveis pela fluorescência na superfície dos nanomateriais, à medida que a temperatura de carbonização precursores aumentou de T ≥ 325 oC. Foi possível realizar a marcação do etanol hidratado combustível com os PCs, sendo possível a detecção tanto por absorção eletrônica quanto por fluorescência. Entretanto, os PCs produzidos com bagaço carbonizado a 200 °C só puderam ser detectados em uma ordem de grandeza acima de partes por milhão, ou seja, não atingindo o limite de detecção de concentração preconizado pela Agência Nacional de Petróleo, Gás e Biocombustíveis.