ÁREA: Ambiental

TÍTULO: COMPARAÇÃO DO POTENCIAL DE BIOSSORÇÃO DOS METAIS POTENCIALMENTE TÓXICOS (Cd2+, Pb2+e Cr3+) UTILIZANDO BIOMASSA DE ORELHA DE PAU (Pycnoporus sangneus)

AUTORES: Nascimento, J. (CESI/UEMA) ; Chaves, M. (CESI/UEMA) ; Araújo, S. (CESI/UEMA) ; Oliveira, J. (CESI/UEMA)

RESUMO: Este trabalho tem como objetivo comparar o potencial de biossorção dos metais potencialmente tóxicos Cd2+, Pb2+ e Cr3+ utilizando a biomassa do fungo orelha de pau. Os resultados mostram que a orelha de pau apresentou comportamento mais favorável quanto à remoção de íons Cd2+ e Pb2+, e que os parâmetros raio de hidratação e energia de hidratação influenciaram no processo de hidratação destes íons. Os dados obtidos também indicaram que tratamento com soluções de NaOH e HCl influenciaram a competitividade de adsorção entre os cátions Cd2+ e Pb2+.

PALAVRAS CHAVES: biossorção; biossorvente; metais

INTRODUÇÃO: O crescente consumo, produção e exploração de matérias primas, como fósseis e minerais associados ao crescimento da população nas últimas décadas têm causado uma série de problemas ambientais em função da geração de resíduos contendo metais potencialmente tóxicos (CAMPOS BUENO E CARVALHO, 2007). Dentre estes metais potencialmente tóxicos, destacam-se os íons de Cd2+, Pb2+ e Cr3+. Uma alternativa bastante utilizada na remoção de metais potencialmente tóxicos de águas residuais de processos industriais (galvanoplásticos, metalúrgicos, etc.) são os métodos convencionais de tratamento físico-químico: coagulação, floculação, sedimentação, filtração e ozonização. Entretanto, estes métodos são bastante onerosos e envolvem longos períodos de detenção, o que dificulta sua implementação (BANDYOPADHYAY e BISWAS, 1998; RAO et al., 2002). Um método bastante eficaz e versátil utilizado na remoção de metais potencialmente tóxicos em solução aquosa é a adsorção (BABEL E KURNIWAN, 2004; GUPTA et al., 2000; SOUSA et al., 2007). O principal adsorvente utilizado para a remoção de vários compostos orgânicos e íons metálicos é o carvão ativo. Porém, o alto custo deste material é um sério problema (GUPTA et al., 2003; POLLARD et al., 1992). A biomassa fúngica como biossorvente tem recebido considerável atenção devido à sua grande capacidade de fixação de metais. Este trabalho tem como principal objetivo avaliar e comparar o potencial do processo de biossorção usando orelha de pau (Pycnoporus sangneus) como biossorvente, em solução sintética contendo íons metálicos (Cd2+, Pb2+ e Cr3+). Bem como investigar a eficiência de tratamentos químicos dados à orelha de pau, visando emprego no tratamento de efluentes aquosos contaminados por essas espécies metálicas.

MATERIAL E MÉTODOS: 2.1 Ativações da biomassa Uma porção da amostra após seca e triturada foi ativada com solução ácida (HCl 0,1 mol L-1) e a outra em solução básica (NaOH 0,1 mol L-1) por 24 horas à temperatura ambiente. Posteriormente foram lavadas com água destilada, solução tampão (pH 5,0) e colocadas para secar a temperatura ambiente. 2.2 Soluções de metais Os reagentes utilizados foram de grau analítico P.A., as soluções foram preparadas a partir dos sais cádmio (II) Cd (NO3)2.4H2O, chumbo (II) Pb (NO3)2 e crômio (III) Cr(NO3)3 utilizando água deionizada. A partir da solução estoque foi preparada uma solução padrão multielementar (25 mg L-1 em pH 5,0) para o estudo de biossorção em batelada. HCl e NaOH foram usados para o estudo do tratamento do biossorvente. Solução tampão de fosfato de sódio dibásico e ácido cítrico em pH 5,0 foram utilizadas para remoção de traços de NaOH e HCl. 2.3 Capacidades de biossorção do biossorvente Os experimentos para estimar a capacidade de biossorção das amostras foram realizados em três repetições. Em erlenmeyer contendo 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 5; 8 e 10 g do material e 50 mL de solução sintética multielementar (Cd2+, Pb2+ e Cr3+), a biomassa foi submetida a diferentes dosagens sendo estas 5, 10, 20, 40, 60, 100, 160 e 200 mg g-1 em uma concentração de 25 mg L-1 em pH 5, mantidos sob agitação com rotação de 20 rpm à temperatura ambiente(aprox. 28º C) durante 24 horas. Decorrido o tempo de contato as suspensões foram filtradas com auxílio de uma bomba de vácuo. A eficiência de remoção do biossorvente foi determinada de acordo com a equação. E = (Ci – Ce / Ci) * 100 Onde: Ci = concentração inicial da solução Ce= concentração de equilíbrio E= eficiência de remoção

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nas figuras 1 e 2 estão representados a competividade para Cd2+, Pb2+ e Cr3+ em relação às dosagens do biossorvente em biomassa sem e com tratamentos. As figuras demonstram que o Cr3+ é o de menor eficiência de remoção pela biomassa quando em competição com os cátions Pb2+ e Cd2+. O raio hidratado e energia de hidratação foram os parâmetros mais importantes neste estudo. A figura 1 mostra uma remoção mais efetiva para o Pb2+, até uma concentração de 100 mg L-1 do biossorvente e uma eficiência melhor para o Cd2+ em concentrações acima de 100 mg L-1. A figura 2 demonstra uma remoção mais efetiva para Cd2+ em relação ao Pb2+ na biomassa tratada. Observa-se uma redução na eficiência de remoção para o Cádmio (II) em relação ao Chumbo (II) em concentrações de biomassa tratada (NaOH 0,1 mol L-1 e HCl mol L-1) acima de 150 mg L-1. A redução da percentagem de remoção pode ser explicada pela redução da força eletromotriz da solução e pela maior formação de agregado das partículas biossorventes durante a biossorção. À proporção que o processo de biossorção vai ocorrendo, a solução tende a ficar menos concentrada, diminuindo a força eletromotriz. No caso do Cd2+ no tratamento com HCl, isso aconteceu rapidamente, e isso acabou contribuindo para a redução da capacidade de biossorção. Com relação à ocupação dos sítios ativos, apesar da porcentagem de remoção do íon Pb2+ apresentar um acréscimo em relação ao Cd2+ (figura 2) pode-se inferir que o aumento é devido à maior quantidade destes sítios. O comportamento observado para o Cd (II) e Pb (II) na figura 2 indica que o tratamento influenciou na competitividade dessas espécies metálicas.

Figura 1.Eficiência de remoção sem tratamento

Eficiência de remoção sem tratamento em relação aos íons Cd (II), Pb (II) e Cr (III).

Figura 2. Eficiência de remoção com tratamentos de NaOH e HCl

Eficiência de remoção com tratamentos de NaOH e HCl a 0,1 mol L-1 aos íons Cd (II), Pb (II) e Cr (III).

CONCLUSÕES: Os resultados demonstraram que a orelha de pau é uma boa alternativa como biossorvente para os íons Cd(II), Pb (II) e Cr (III), possuindo melhor eficiência para o Cd (II) e Pb (II) do que o íon Cr (III), os tratamentos realizados com NaOH e HCl favoreceram a competitividade na biomassa, sendo portanto as amostras tratadas mais eficientes para o processo de biossoção das espécies metálicas estudadas.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BABEL, S. e KURNIAWAN, T.A. “Cr(VI) removal from synthetic wastewater using coconut shell charcoal and commercial activated carbon modified with oxidizing agents and/or chitosan”, Chemosphere, v.54, p, 951-967, 2004.


BANDYOPADHYAY, A.; BISWAS, M. N. Removal of hexavalent chromium by synergism modified adsorption. Indian Journal Environmental Pollution., v.18, N. 9, p. 662–671, 1998.


CAMPOS BUENO, C. I.; CARVALHO, W. A. Remoção de chumbo (II) em sistemas descontínuos por carvões ativados com ácido fosfórico e com vapor. Química Nova, v.30, n. 8, 2007.


GUPTA, V. K.; JAIN, C.K.; ALI, I.; SHARMA, M.; SAINI, V.K. Removal of cadmium and nickel from wastewater using bagasse fly ash - a sugar industry waste. Water Research, v. 37, p. 4038–4044, 2003.


GUPTA, V. K.; ALI, I. Utilisation of bagasse fly ash (a sugar industry waste) for the removal of copper and zinc from wastewater. Separation and purification technology, v.18, p. 131-140, 2000.


POLLARD, S. J. T.; FOWLER, G. D.; SOLLARS. C. J.; PERRY, R. Low cost adsorbents for waste and wastewater treatment: a review. Science of the Total Environment, n.116, p.31–52, 1992.


RAO, M.; PARWATE, A.V.; BHOLE, A.G.; Removal of Cr6+ and Ni2+ from aqueous solution using bagasse and flyash. Waste management, v. 22, p. 821-830, 2002.


SOUSA, F. W.; MOUREIRA, S. A.; OLIVEIRA, A. G.; CAVALCANTE, R. M.; NASCIMENTO, R. F.; ROSA, M. F. Uso da casca de coco verde como adsorbente na remoção de metais potencialmente tóxicos. Química Nova, v. 30, n. 5, p. 1153-1157, 2007.