ÁREA: Materiais
TÍTULO: ADSORÇÃO DE METAIS SOBRE LIGNINAS DE BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR ETERIFICADAS.
AUTORES: GOMES, F. R. (UFU) ; DA SILVA, L. G. (UFU) ; RUGGIERO, R. (UFU)
RESUMO: Ligninas alcalinas produzidas a partir da hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar foram modificadas quimicamente por um processo de eterificação, a fim de se verificar a capacidade de adsorção de metais (Pb(II), Al(III), Cr(III) e Zn(II)) desse novo material produzido. Os resultados mostram excelente capacidade de captura dos metais, com os dados se enquadrando no modelo de Langmuir. Calculou-se a capacidade máxima de adsorção dos metais(qm), sendo que a adsorção foi mais alta( em ordem crescente) para o (PbII), Al(III), Cr(III) e Zn(II) por grama de lignina modificada. Esses resultados sugerem um caminho promissor na utilização desse novo material como seqüestrante de metais.
PALAVRAS CHAVES: lignina, eterificação, metais
INTRODUÇÃO: A Lignina é um polímero amorfo, polifenólico, com várias ramificações consistindo de unidades de poli-fenóis propano unidas por ligações carbono-carbono e carbono-éter sendo o maior componente não-celulósico da madeira (CHANG, et al., 1992). O significante fardo ambiental causado por ser um subproduto de várias indústrias, particularmente na polpação e manufatura do papel, pode ser aliviado em grande parte se a lignina for convertida quimicamente em produtos de alto valor agregado (GARCIA-VALLS et al., 2003).
Excesso de metais são introduzidos em ecossistemas aquáticos como sub-produtos de processos industriais e resíduos de drenagem ácida de minas. Alguns são altamente tóxicos na forma de íons ou em forma de compostos; são solúveis em água e podem ser facilmente absorvidos por organismos vivos. Devido a rigorosas leis ambientais, o tratamento de efluentes tem se tornado excepcionalmente muito importante nos dias atuais, sendo preciso um modo efetivo para a remoção de metais, principalmente os tóxicos.
Carvão ativado tem sido o absorvente mais utilizado, porém é relativamente caro. Na busca de obter absorventes mais baratos, e ambientalmente compatíveis, a biomassa tem sido explorada. Claramente, a introdução de um agente natural biodegradável, barato, produzido da biomassa, pode ser uma alternativa atrativa (GARCIA-VALLS et al., 2003).
O objetivo deste trabalho é obter parâmetros da capacidade de ligninas, produzidas a partir da hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar que foram eterificadas, adsorverem metais tais como o Pb(II), Al(III), Cr(III) e Zn(II), avaliando-se a capacidade desse material como agente seqüestrante principalmente de metais pesados em efluentes químicos e no tratamento de água.
MATERIAL E MÉTODOS: Ligninas alcalinas produzidas a partir da hidrólise ácida do bagaço de cana-de-açúcar foram modificadas quimicamente por um processo de eterificação em etanol, meio alcalino na presença de ácido monocloroacético. Os íons metálicos analisados foram: Pb(II), Al(III), Cr(III) e Zn(II) sendo os sais utilizados que os continham Pb(NO3)2, Al2(SO4)3.18H2O, CrCl3.6H2O e ZnSO4.7H2O, respectivamente. Soluções desses metais foram preparadas em diversas concentrações tendo seus pHs ajustados para 4,58. Posteriormente uma massa fixa de lignina modificada (0.005g) foi colocada em um erlenmeyer, onde adicionou-se um volume fixo da solução do metal de interesse (0,05 dm3). A mistura foi agitada por 15 minutos a temperatura constante (25ºC) e então filtrada. O procedimento foi repetido para as demais concentrações do metal. A concentração dos metais nas soluções (Ce) foram determinadas por espectrometria de absorção atômica usando um espectrofotômetro (AAS), equipamento AA905 da CG-Ciola & Gregori LTDA, numa chama de acetileno-ar (exceto para aquelas soluções com o íon alumínio, na qual utiliza-se uma chama de acetileno - óxido nitroso). Isotermas de adsorção foram construídas seguindo o modelo proposto por Langmuir. Os experimentos foram feitos em triplicata.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados obtidos estão apresentados pelas isotermas na figura 1.
Figura 1: Isotermas de adsorção de Pb(II), Al(III), Cr(III) e Zn(II) sobre a lignina eterificada.
A equação de Langmuir q/qm=KL.Ce/(1+KL.Ce) (onde q é a quantidade do metal adsorvido, qm é a capacidade máxima de adsorção, KL é a constante de equilíbrio de Langmuir e Ce é a concentração do metal dissolvido em equilíbrio) foi utilizada para estimar qm e KL , os resultados são mostrados na tabela 1.
Tabela 1: Parâmetros de adsorção de Langmuir para o Pb(II), Cr(III), Al(III) e Zn(II) sobre a lignina eterificada.
Obteve-se um bom resultado com relação ao enquadramento dos dados ao modelo de isoterma para Langmuir, isto pode ser confirmado pelos valores do R2. Observa-se pelos valores de qm que a adsorção foi mais alta( em ordem crescente) para o (PbII), Al(III), Cr(III), Zn(II) por grama de lignina eterificada.
Estudos feitos com lignina fórmica funcionalizada proveniente do bagaço de cana-de-açúcar mostram uma capacidade máxima de adsorção de 0,594 mmol de Pb(II) por grama do material ( HECHENLEITNER, et al., 1999). Já nesse estudo o valor estimado para a cobertura da monocamada qm, levando-se em conta a isoterma de Langmuir foi mais alto( 142,34 mmol de Pb(II) por grama de lignina etereficada), constituindo um material com propriedades excelentes para ser usado com uma alternativa para a adsorção de metais em corpos de águas.
CONCLUSÕES: A lignina quimicamente modificada mostra uma grande capacidade de adsorção de metais como Pb(II), Al(III), Cr(III) e Zn(II), os resultados mostram um bom ajuste ao modelo de adsorção proposto por Langmuir. O uso desse material como agente adsorvente em água parece ser um bom caminho para usos específicos desses materiais.
AGRADECIMENTOS: FAPEMIG, UFU.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CHANG, F., CHEN, M., MEISTER, J., 1992, Make polymers from biomass, Chemtech, 22 (7): 430–435.
GARCIA-VALLS, R.; HATTON, T.A., 2003, Metal ion complexation with lignin derivatives, Chemical Engineering Journal, 94: 99–105.
HECHENLEITNER, A. A., W., PETERNELE, S. W., PINEDA, G. A. E., 1999, Adsorption onto funcionalized formic lignin from sugar cana bagasse, Biosource Technology, 68: 95-100.
