Solventes Eutéticos Profundos Hidrofóbicos (HDESs) para a transformação de biomassas em produtos valiosos: perspectivas experimentais e teóricas

Abstract

Os Solventes Eutéticos Profundos Hidrofóbicos (HDESs, do inglês Hydrophobic Deep Eutectic Solvents) estão ganhando atenção como alternativas sustentáveis, biodegradáveis e não tóxicas aos solventes orgânicos tradicionais em processos de extração líquido-líquido. Esses solventes, derivados de misturas eutéticas de componentes naturais ou de baixa toxicidade, demonstram capacidades aprimoradas de extração para compostos não polares, tornando-os ideais para transformar biomassa em produtos de valor agregado. Este estudo explorou o uso de HDESs, especificamente misturas eutéticas de DL-mentol combinado com ácido acético ou ácido hexanoico, para extrair cafeína—um composto bioativo de alto valor—de fontes de biomassa como grãos de café (GC), casca de café (CC) e bebidas de guaraná (BG). O processo de extração foi otimizado utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta (Response Surface Methodology, RSM), e a detecção de cafeína foi realizada por espectrofotometria UV/Vis em comprimentos de onda específicos de 274 nm para o sistema de DL-mentol com ácido acético e 284 nm para o sistema de DL-mentol com ácido hexanoico. O ajuste gaussiano foi empregado para minimizar interferências espectrais, enquanto o modelo COSMO-RS (Conductor-like Screening Model for Real Solvents) foi aplicado para avaliar os solventes e prever propriedades termodinâmicas. As condições ótimas de extração resultaram nas maiores recuperações de cafeína a 65 °C e uma proporção inicial solução-solvente (L/L) de 1:1. O HDES baseado em DL-mentol e ácido acético superou seu equivalente com ácido hexanóico, extraindo 0,765 ± 0,007 mg de cafeína por 100 mg de grãos de café, em comparação com 0,61 ± 0,01 mg. Além disso, o método demonstrou eficácia com cascas de café (0,66 ± 0,01 mg/400 mg) e bebidas de guaraná (0,566 ± 0,01 mg/10 mL). A precisão do método foi confirmada com um desvio padrão de ±0,0826 mg L⁻¹ em cinco medidas repetidas de uma solução de cafeína de 15 mg L⁻¹. Os limites de detecção e quantificação foram determinados como 0,674 mg L⁻¹ e 2,04 mg L⁻¹, respectivamente. Além disso, a estrutura AGREE (Analytical Greenness Metric Approach) verificou a sustentabilidade do processo de extração baseado em HDES, alcançando uma alta pontuação de 0,83, superando significativamente solventes tradicionais como diclorometano e clorofórmio. Este estudo destaca o potencial dos HDESs como alternativas mais verdes, seguras e eficientes para a extração de produtos de valor agregado a partir de biomassas, alinhando-se aos princípios da química verde. Os resultados não apenas demonstram a eficácia dos HDESs na extração de cafeína, mas também abrem caminho para sua aplicação mais ampla na transformação de biomassas, apoiando os objetivos de desenvolvimento sustentável por meio de tecnologias ecologicamente corretas e eficientes em recursos.