ÁREA: Ambiental
TÍTULO: Estudo da Quimissorção do Cromo em Colunas Verticais Carregadas com Lodo de Esgoto Sanitário
AUTORES: MACIEL, W.S. (UEPB) ; BARROS, A.J.M. (UFPE) ; LEITE, V.D. (UEPB) ; SOUZA, A. G. (UFPB) ; STRAGEVITCH, L. (UFPE) ; QUEIROZ, M.B. (UEPB)
RESUMO: Existe a necessidade de conhecer o comportamento assimilativo dos metais pelos resíduos orgânicos, devido ao efeito danoso aos seres vivos que certos metais podem causar. Um dos principais desafios da biossorção está na compreensão dos parâmetros físicos, químicos e biológicos deste processo que envolve todo o campo da ciência, apresentado pela complexidade dos mecanismos e à origem dos constituintes que envolvem a presença de compostos orgânicos e inorgânicos. A capacidade de biossorção do íon cromo pelo lodo apresentou-se com valores iniciais em 0,84 mg g-1, seguida um gradativo aumento da assimilação do metal pelo lodo, devido ao estabelecimento do processo de captura do metal pela superfície do biossólido, apresentando valores finais em torno de 1,73 mg g-1.
PALAVRAS CHAVES: biossorção, cromo, lodo de esgoto sanitário
INTRODUÇÃO: A biossorção recorre a processos de remoção de metais por intermédio de massa microbiana viva ou dos resíduos vegetais. A assimilação do metal pode ser feita pelos seguintes mecanismos químicos naturais: (1) complexação (coordenação ou quelatação dos metais); (2) troca iônica; (3) adsorção; (4) microprecipitação inorgânica. Qualquer um desses processos ou uma combinação desses processos podem funcionar em vários graus de imobilização de uma ou mais espécies metálicas no biossorvente.
O processo de biossorção envolve uma fase sólida (biossorvente) e uma fase liquida (solvente, normalmente água) contendo uma espécie dissolvida que é o adsorvato (por ex. íons metálicos). Devido à afinidade eletrostática do biossorvente pelas espécies do adsorvato, que posteriormente são atraídas pelo sólido pelos mecanismos acima citados. Este processo é continuo, até que ocorra o equilíbrio entre a concentração do adsorvato dissolvido em solução e a concentração do adsorvato presente sobre biossorvente (concentração de equilíbrio, Ce) promovida pela saturação do adsorvato sobre biossorvente. A relação entre o biossorvente e o adsorvato determina a distribuição entre a fase sólida e a liquida do metal. A qualidade do material do biossorvente é classificada pela capacidade de atração e retenção do adsorvato (Kratochvil e Volesky, 1998).
Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento do processo de biossorção de íons cromo em colunas verticais carregadas com lodo de esgoto sanitário.
MATERIAL E MÉTODOS: O sistema experimental para realização deste trabalho foi instalado e monitorado no Laboratório de Saneamento Ambiental do DQ/CCT/UEPB localizado na Estação Experimental de Tratamento Biológico de Esgoto Sanitário (EXTRABES), Campina Grande, PB. O sistema experimental era constituído de um bioreator de seção circular de fluxo ascendente com volume útil de 3,5 L, construído com tubos de PVC de 100 mm de diâmetro interno, carregado com lodo de esgoto sanitário (LES) oriundo de um reator anaeróbio de batelada (RAB). O biossólido foi seco ao ar durante 10 dias, e triturado e passado em peneira com uma malha de 2,0 mm para homogeneizar o tamanho das partículas e eliminar possíveis diferenças da superfície de contato durante o processo de biossorção causadas por variações dimensionais nos grãos do LES.
O reator carregado com LES foi alimentado com uma solução de cloreto de cromo (III) (CrCl3), com concentrações médias de 50,00±0,15 mg Cr3+ L-1. O tempo de monitoramento do reator foi de 100 dias, com uma vazão diária de 500 mL da solução metálica. As concentrações afluentes e efluentes do metal pesado foram determinadas por meio de um espectrofotômetro de UV-Visível Coleman modelo 395D pelo método da de cromato de potássio (Medhan et AL, 2000).
Os estudos de biossorção foram conduzidos durante o monitoramento do sistema experimental pela determinação da concentração do metal, e pela determinação dos parâmetros da capacidade de biossorção (q), eficiência de remoção (E).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A variação da capacidade de biossorção do íon cromo pelo LES em função do tempo de operação do reator em estudo. A capacidade de biossorção do metal apresentou-se com valores iniciais em 0,84 mg g-1, seguida uma gradativa ascendência da capacidade de biossorção do LES, devido ao estabelecimento do processo de captura do metal pela superfície do biossólido, apresentando valores finais em torno de 1,73 mg g-1, a taxa de remoção inicial foi igual 47,70% e final em torno de 97,94%. O comportamento do metal efluente do reator monitorado neste trabalho, pode-se observar que o metal efluente apresentou uma diminuição da concentração ao longo do tempo de operação do reator, bastante significativa com uma concentração saída de 26,14 mg Cr3+ L-1 com 4 dias de operação, apresentando concentrações da solução de saída aos 90 dias de 1,03 mg Cr3+ L-1 no final do processo de monitoração do reator.
Ortiz (2000) ao estudar a utilização da magnetita (Fe3O4) com material adsorvedor dos metais pesados em solução, obteve uma remoção máxima de 61,70% do íon cromo, tendo valores parecidos com os encontrados nesta pesquisa no inicio da operação do sistema de biossorção. Dados semelhantes foram encontrados por Padmavathy et al (2003) ao estudarem a biossorção do íon níquel em leveduras, onde obtiveram uma taxa de remoção em torno de 99,35%, reforçando a teoria que a participação da flora biológica existente no LES contribui no aumento da capacidade de assimilação do metal por parte do biossorvente. Logo, a associação do sistema organo-mineral pode fornecer uma maior eficiência na remoção dos íons metálicos do meio ambiente em processos de biossorção.
CONCLUSÕES: O reator apresentou um processo de assimilação satisfatória na remoção do íon metálico utilizando o LES como biossorvente, demonstrado pelo processo de remoção inicial acima de 50,00% atingindo uma eficiência de 98,00% do metal afluente. A remoção do metal está intimamente relacionada com a associação de processo baseados na participação de parâmetros biológicos, físicos e químicos que favorecem a interação entre o adsorvato e a superfície do biossorvente.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem o suporte financeiro do CNPq para realização deste trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BARROS, A. J. M.; PRASAD, S.; LEITE, V. D.; SOUZA, A. G. Processo de biossorção de metais pesados em bioreatores carregados com lodo de esgoto. in: Anais do XV Congresso Brasileiro de Engenharia Química – COBEQ, Curitiba. 2004
KRATOCHVIL, D.; VOLESKY, B. Advances in the biosorption of heavy metals. Reviews Tib. v 16, 291-300p, 1998.
SCHNEIDER, I. A. H. Biossorção de metais pesados com biomassa de macrófitos aquáticos. Porto Alegre. UFRGS. 141p, 1995. [Tese de Doutorado]
ORTIZ, N. Estudo da utilização de magnetita como material adsorvedor dos metais Cu2+, Pb2+, Ni2+ e Cd2+, em solução. São Paulo/SP. Tese de Doutorado. IPEN/USP. p. 159. 2000.
PADMAVATHY, V.; VASUDEVAN, P.; DHINGRA S. C. Biosorption of nickel (II) ions on baker’s yeast. Process Biochemistry 38. 1389-1395p. 2003.
