Processamento de biochar a partir da borra de café - estudo da viabilidade em aplicações biomédicas

Abstract

A presença de contaminantes farmacêuticos em águas residuais tem motivado o desenvolvimento de materiais adsorventes com alta eficiência, baixo custo e viés sustentável. Entre os materiais à base de carbono, o biochar (BC) destaca-se como uma alternativa promissora, especialmente quando produzido a partir de biomassas residuais. Neste estudo, a borra de café foi empregada como matéria-prima para a produção de biochar por pirólise controlada, nas temperaturas de 400, 500 e 600 °C. As amostras foram caracterizadas por TGA, FTIR, DRX, MEV e DLS. A análise térmica indicou perda de massa acentuada (~85%) a partir de 400 °C. A espectroscopia no infravermelho revelou redução significativa de grupos oxigenados com o aumento da temperatura. Difratogramas de raios X mostraram estrutura predominantemente amorfa com presença de carbono turbostrático. A morfologia do biochar apresentou porosidade crescente, com diâmetros médios variando de 37,9 a 43,1 μm, e os valores de potencial zeta indicaram estabilidade coloidal crescente com o aumento da temperatura. Os resultados demonstram a influência dos parâmetros de processamento nas características finais do biochar e que a borra de café pode ser convertida em um material adsorvente funcional para remoção de fármacos em soluções aquosas. Este trabalho contribui para a literatura ao apresentar uma estratégia sustentável de valorização de resíduos sólidos orgânicos e oferecendo subsídios para o desenvolvimento de adsorventes eficientes eeconomicamente viáveis em aplicações biomédicas e ambientais.

The presence of pharmaceutical contaminants in wastewater has driven the development of adsorbent materials with high efficiency, low cost, and a sustainable profile. Among carbonbased materials, biochar (BC) stands out as a promising alternative, especially when produced from residual biomass. In this study, coffee grounds were used as the raw material for the production of biochar via controlled pyrolysis at 400, 500, and 600 °C. The samples were characterized using TGA, FTIR, XRD, SEM, and DLS. Thermal analysis indicated significant mass loss (~85%) starting at 400 °C. Infrared spectroscopy revealed a substantial reduction of oxygen-containing functional groups with increasing temperature. X-ray diffractograms showed a predominantly amorphous structure with turbostratic carbon. The biochar morphology exhibited increasing porosity, with average particle diameters ranging from 37.9 to 43.1 μm, and zeta potential values indicated enhanced colloidal stability at higher temperatures. The results demonstrate the influence of processing parameters on the final properties of biochar and show that coffee grounds can be converted into a functional adsorbent material for the removal of pharmaceuticals from aqueous solutions. This work contributes to the literature by presenting a sustainable strategy for valorizing organic solid waste and provides a basis for the development of efficient and economically viable adsorbents for biomedical and environmental applications.