ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Ambiental
Autores
Saran, L.M. (FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS) ; Giansante, R.H. (FACULDADE DE TECNOLOGIA DE JABOTICABAL) ; Melo, W.J. (FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E VETERINÁRIAS)
Resumo
No presente trabalho relatam-se os resultados de estudo no qual se empregou palha de cana-de-açúcar como biossorvente para remoção de cádmio (Cd) de solução aquosa. Em ensaios em batelada, estudou-se a influência da concentração inicial do metal e do tempo de contato biomassa-solução do metal, no processo adsortivo. A sorção do Cd(II) pela palha ocorreu rápido, independentemente da concentração do metal em solução. Aumentando-se a concentração inicial de Cd observou-se diminuição no percentual máximo de metal sorvido pela palha, embora tenha havido aumento da quantidade de Cd adsorvido por unidade de massa do biossorvente. Concluiu-se que a palha de cana-de-açúcar apresenta potencial para ser usada como biossorvente para cádmio em solução aquosa.
Palavras chaves
Resíduo agroindustrial; Biossorção; Metal pesado
Introdução
A contaminação ambiental por metais tóxicos, comumente presentes em águas residuárias industriais, é um sério problema devido ao acúmulo dessas espécies químicas na cadeia alimentar e à persistência nos ecossistemas. O cádmio (Cd) tem sido classificado como um metal pesado tóxico, que pode causar sérios danos ao rim e aos ossos, além de aumento da pressão sanguínea, deformidades esqueléticas e dores musculares (BERNHOFT, 2013). A biossorção de metais pesados de soluções aquosas é um processo que tem se mostrado promissor para a remoção de contaminantes em efluentes aquosos, resultando da interação eletrostática e formação de complexos entre íons metálicos e grupos funcionais presentes no material (DEMIRBAS, 2008). Materiais adsorventes derivados de resíduos agroindustriais podem ser usados para tal finalidade, pois geralmente são compostos por lignina e celulose, entre outros polímeros, que contêm grupos funcionais com afinidade por íons metálicos (SUD, 2008). A cana-de-açúcar possui em sua composição aproximadamente 30% de caldo. O restante é biomassa (palha e bagaço) e compostos inorgânicos, como a sílica. O bagaço integral seco e a palha da cana-de-açúcar são constituídos principalmente de celulose, hemicelulose e lignina (SANTOS et al., 2011; SANTOS et al., 2012). Tanto o bagaço quanto a palha se destacam como fontes energéticas. Entretanto, considerando a elevada quantidade de bagaço e palha produzida pelo setor sucroenergético é desejável desenvolver estudos que avaliem outras aplicações para esses resíduos agroindustriais. Tendo em vista o exposto, no presente trabalho relatam-se os resultados de estudo no qual se empregou palha de cana-de-açúcar como biossorvente para remoção de cádmio de solução aquosa.
Material e métodos
Amostras de palha de cana-de-açúcar doada por indústria sucroenergética situada na região de Jaboticabal – SP foram mantidas submersas em água corrente durante 48 horas, trocando-se a água a cada 12 horas. Posteriormente, o material foi enxaguado com água deionizada, exposto ao ar durante 24 horas e em seguida, transferido para estufa com circulação de ar, a 60 °C, até massa constante. Após secagem, a palha da cana foi triturada em moinho de facas e o material resultante foi passado em peneiras, que possibilitaram a obtenção de biomassa residual com diâmetro de partícula na faixa de 0,50 à 1,00 mm. Ensaios de adsorção em batelada, foram realizados em triplicata, em frascos de erlenmeyer, com 50,00 mL de solução de Cd(II), com pH (5,20±0,20), nas concentrações iniciais (Ci) de 20, 40, 60, 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320, 360 e 400 mg/L (como Cd(NO3)2.4H2O) e 1,00 g de biomassa residual, com agitação constante (120 rpm), em mesa agitadora horizontal, temperatura ambiente (27,0 ± 1,0)oC e em diferentes tempos de contato (30, 60, 90, 120, 180, 240 e 300 min.). A boca de cada erlemeyer foi vedada com filme de plástico, visando minimizar perdas de solvente por evaporação. Ao final dos ensaios de adsorção, as misturas foram filtradas e no filtrado determinou-se a concentração final de cádmio (Cf), ou seja, a concentração remanescente deste metal, por espectroscopia de absorção atômica com chama ar-acetileno. A capacidade adsortiva (q, em mg/g) da biomassa e o percentual de Cd sorvido pela mesma foram calculados, respectivamente, a partir das seguintes equações: q = [(Ci-Cf)V]/m, sendo V = 0,05 L e m = 1,00 g; %Remoção = [(Ci - Cf)/Ci].100.
Resultado e discussão
A sorção do Cd(II) pela palha da cana-de-açúcar ocorreu rapidamente, independentemente da concentração do metal em solução. O equilíbrio de sorção foi alcançado em aproximadamente 30 min (Figura 1). Na literatura são relatados resultados semelhantes envolvendo ensaios com Cd(II) em solução, empregando-se bagaço de cana-de-açúcar modificado quimicamente (KARNITZ-JÚNIOR et al., 2009), bagaço de caju ativado quimicamente (MOREIRA et al., 2009) ou biomassa oriunda do tronco de mamoeiro (SAEED et al., 2005).
Aumentando-se a concentração inicial de cádmio observou-se diminuição no percentual máximo de metal sorvido pela palha de cana-de-açúcar (Figura 2), embora tenha havido aumento da quantidade de Cd adsorvido por unidade de massa do biossorvente, ou seja, para Ci = 20 mg/L o percentual máximo de remoção foi 91% e a capacidade adsortiva 0,91 mg de Cd(II)/g de palha e para Ci = 400 mg/L a porcentagem máxima de remoção foi 28% e a capacidade adortiva 5,60 mg Cd(II)/ g de palha. Em maiores concentrações iniciais de metal, a razão entre a quantidade de matéria inicial do metal e a área de superfície de adsorção disponível, é alta (LAROUS et al., 2005).
SAEED e MUHAMMED (2003), trabalhando com casca de grão de bico como biossorvente, também observaram diminuição na porcentagem de Cd(II) removido, ao aumentar a concentração inicial do metal na solução, justificando tal diminuição como sendo devida à saturação dos sítios de sorção presentes na biomassa.
Figura 1. Percentual de remoção de Cd(II) por palha de cana-de-açúcar em função do tempo de contato metal-biomassa.
Figura 2. Percentual máximo de remoção de Cd(II), pela palha de cana-de-açúcar, em função da concentração inicial do metal na solução.
Conclusões
Os resultados obtidos indicam que a palha de cana-de-açúcar, material abundante em regiões ricas nesta cultura, apresenta potencial para ser usada como biossorvente para cádmio em solução aquosa. O percentual máximo de remoção do Cd(II) pela palha da cana-de-açúcar é influenciado pela concentração inicial deste metal na solução.
Agradecimentos
Referências
AJMAL, M. et al. Adsorption studies on Parthenium hysterophorus weed: removal and recovery of Cd(II) from wastewater. Journal of Hazardous Materials, B135, p.242-248, 2006.
BERNHOFT, R. A. Cadmium toxicity and treatment. Scientific World Journal, v.2013, p.1-7, 2013.
DEMIRBAS, A. Heavy metal adsorption onto agro-bases waste material: a review. Journal Hazardous Materials, v.157, p.220–229, 2008.
KARNITZ-JÚNIOR, O. et al. Adsorption of Cu(II), Cd(II) and Pb(II) from aqueous single metal solutions by mercerized cellulose and mercerized bagasse sugarcane chemically modified with EDTA dianhydride (EDTAD). Carbohydrate Polymers, v.77, p.643-650, 2009.
LAROUS, S. et al. Experimental study of the removal of cooper from aqueous solutions by adsorption using sawdust. Desalination, v.185, p.483-490, 2005.
MOREIRA, S. A. et al. Remoção de metais de solução aquosa usando bagaçu de caju. Química Nova, v.32, n.7, p.1717-1722, 2009.
SAEED, A.; IQBAL, M. Bioremoval of cadmium from aqueous solution by black gram husk (Cicer arientinum), Water Research, v.37, p.3472-3480, 2003.
SANTOS, F. A. et al. Potencial de palha de cana-de-açúcar para a produção de etanol. Química Nova, v.35, n.5, p.1004-1010, 2012.
SANTOS, M. L. dos et al. Estudo das condições de estocagem do bagaço de cana-de-açúcar por análise térmica. Química Nova, v.34, n.3, p.507-511, 2011.
SUD,D.; MAHAJAN,G.; KAUR,M.P. Agricultural waste material adsorbent for sequestering heavy metal íons from aqueous solutions – a review. Bioresource Technology, v.99, p.6017–6027, 2008.
Patrocinadores
Apoio
Realização
