Biossorção de íons cobre utilizando bagaço de maçã

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Ambiental

Autores

Gomes, A. (IFPR - CAMPUS PALMAS) ; Durli Giusti, E. (IFPR - CAMPUS PALMAS) ; Rocha Borges, A. (IFPR - CAMPUS PALMAS)

Resumo

A remoção de metais em efluentes tem se tornado um problema preocupante, pois os processos convencionais de tratamento não se mostram muito viáveis. A biossorção vem sendo utilizada como um método substituto de tais processos, pois trata-se de um método de baixo custo e alta eficiência. O presente trabalho, teve o objetivo de avaliar a capacidade do bagaço de maçã em biossorver o cobre presente em solução. A quantificação das soluções foi realizada no Laboratório de Análise de Traços/UFRGS utilizando espectrômetro de absorção atômica com forno de grafite na linha analítica de 324,7 nm. O bagaço de maçã mostrou ser um excelente biossorvente. Estudos mostraram que a modificação química foi essencial para aumento na biossorção, com os melhores resultados de 83% de remoção do metal

Palavras chaves

Biossorção ; Cobre ; Maçã

Introdução

A contaminação com íons metálicos por rejeitos industriais nos meios que abastecem a população é um problema de grande preocupação. Dentre os principais contaminantes, destaca-se o cobre que, apesar de ser um micronutriente, em elevadas concentrações se torna tóxico e causa várias enfermidades. Os processos convencionais de tratamento de efluentes contaminados com metais ocorrem por processos físico-químicos que apresentam várias desvantagens: consumo elevado de reagentes, tempo, energia elétrica, baixa eficiência de remoção e produção de novos resíduos (SAG & KUTSAL, 1995; LEBRE, 2005). Nesse sentido, a biossorção vem tomando espaço como uma alternativa viável, pois é um processo em que se utiliza biomassa vegetal ou micro- organismos, na retenção, remoção ou recuperação de metais de um ambiente líquido. De maneira geral, a parede celular de fungos, bactérias e frutas é composta por polissacarídeos, lipídios, melaninas, polímeros, locais de existência de sítios como aminas, ácidos carboxílicos e álcoois que podem interagir com metais em solução, através de diferentes mecanismos (DA SILVA, 2014). Estudos recentes mostram que a biossorção pode ser realizada com sucesso utilizando vários tipos de biomassa para diversos metais. A maçã é um potencial material para biossorção, pois de acordo com Fertonanih (2006) as maçãs são compostas em 94,5% de cascas e polpa dos quais 80% corresponde a umidade, 5% de fibras (31% de celulose, 15% de lignina, 12% de hemicelulose e 9% de pectina insolúvel), 14% de sólidos insolúveis contendo açúcares como glucose e frutose, 4,4% de sementes e 1% o centro do fruto. Tendo em vista o potencial uso da maçã como material biosorvente, este estudo objetiva verificar a capacidade deste fruto na biossorção de íons cobre.

Material e métodos

Utilizou-se 5 maçãs da variedade Gala. As maçãs foram cortadas com faca de aço inoxidável e moídas em liquidificador Britânia por 2 minutos. O bagaço foi separado do suco por filtração a vácuo e submetido a secagem em estufa de circulação de ar até peso constante. Após seco, o bagaço foi triturado até o estado de pó e peneirado com abertura de 20 mesh. Os ensaios se realizaram com parte da biomassa in natura (não submetida a nenhum tratamento), e em parte se realizou uma modificação química com hidróxido de sódio (NaOH). Desta forma, 5 gramas do pó de bagaço foram submetidos a modificação química com 100 mL de NaOH 0,1 mol/L por durante 2 horas, sob agitação constante na razão como descrito em Rodrigues et al. (2006). O bagaço modificado foi filtrado e lavado com água bidestilada repetidas vezes e seco em estufa de circulação de ar à 55 °C durante 24 horas. O bagaço modificado foi triturado em liquidificador até estado de um pó e peneirado para se obter granulometria homogênea. Após o preparo do bagaço in natura e do bagaço modificado, foi preparado uma solução de CuSO4.5H2O 0,001 mol/L. O pH da solução foi corrigido para 5. 1 grama de bagaço foi diretamente exposto em 50 mL da solução de íons cobre durante os tempos de 30 minutos, 90 minutos e 180 minutos sob agitação constante e temperatura ambiente. O bagaço de maçã modificado reagiu com a solução sob as mesmas condições. Após, os bagaços foram separados das soluções por filtração a vácuo, as soluções foram submetidas a centrifugação durante 5 minutos e por fim reservadas em frascos adequados. Todo procedimento foi realizado em triplicata. A quantificação foi realizada no Laboratório de Análise de Traços/UFRGS utilizando espectrômetro de absorção atômica com forno de grafite na linha analítica de 324,7 nm.

Resultado e discussão

Os testes com 50 mL da solução de íons cobre 0,001 mol/L foram feitos em três tempos distintos de contato com o adsorvente: 30, 90 e 180 minutos. Os resultados podem ser visualizados nos gráficos a seguir. No gráfico 1, estão representados os resultados com a biomassa in natura, pode- se observar que há maior biossorção com o aumento do tempo de exposição. Os níveis de biossorção foram calculados pela porcentagem da remoção de metal do meio e foram de 25%, 34% e 43% nos tempos de 30, 90 e 180 minutos, respectivamente. No gráfico 2 estão representados os resultados com a biomassa modificada com NaOH e o aumento de biossorção com o aumento do tempo de exposição também foi observado; com 30 minutos de exposição houve biossorção de 50% de íons cobre e no tempo de 90 minutos de contato a biossorção foi de 83%; porém em 180 minutos houve uma diminuição, indicando a possibilidade de ocorrência de dessorção do metal ligado a biomassa em função do tempo de contato. Os resultados indicam um ótimo nível de biossorção tendo em vista que Boas (2012), utilizando o endocarpo e mesocarpo de macadâmia, em seus estudos, conseguiu remoção de 95% de cobre presente em solução; Strey (2013), utilizando cascas de pinus conseguiu remoção 85% de cromo, cádmio e chumbo presente em solução; Monteiro (2009), utilizando fibras de coco conseguiu remoção de 80% de zinco, chumbo e níquel presente em solução.

Porcentagem de remoção de íons cobre utilizando bagaço de maçã in natura


Porcentagem de remoção de íons cobre utilizando o bagaço de maçã modificado

Conclusões

O bagaço da maçã demonstrou ser uma excelente alternativa para biossorção de íons cobre em soluções aquosas, principalmente, devido a sua alta eficiência de remoção, rapidez de remoção, baixo custo e facilidade para obtenção. Os estudos mostraram que a modificação química com hidróxido de sódio foi essencial para o aumento de biossorção, com os melhores resultados de 83% em 90 minutos de exposição. Contudo, estudos mais detalhados sobre a melhor faixa de pH, quantidade de material, tempo de contato e isotermas devem ser estudadas para otimizar a aplicação do material em grande escala.

Agradecimentos

Edital DIPE/PROEPPI n° 04/2018 e UFRGS

Referências

BOAS, Naiza V. et al. Biossorção de cobre utilizando-se o mesocarpo e o endocarpo da macadâmia natural e quimicamente tratados. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental-Agriambi, v. 16, n. 12, 2012.

DA SILVA, Jéssika Lorena Bandeira Cruz et al. Biossorção de metais pesados: uma revisão. Revista Saúde & Ciência Online, v. 3, n. 3, p. 137-149, 2014.

FERTONANI, Heloisa Cristina Ramos et al. Estabelecimento de um modelo de extração ácida de pectina de bagaço de maçã. 2006.
LEBRE, Rosário et al. Intoxicação aguda por sulfato de cobre: caso clínico. 2005.

MONTEIRO, Raquel Almeida et al. Avaliação do potencial de adsorção de U, Th, Pb, Zn e Ni pelas fibras de coco. São Paulo, 2009.

RODRIGUES, R. F.; TREVEZOLI, R. L.; SANTOS, L. R. G.; LEÃO, V. A.; BOTARO, V. R. Adsorção de metais pesados em serragem de madeira tratada com ácido nítrico. Engenharia Sanitária e Ambiental, v.11, p.21-26, 2006.

SAG, Y.; KUTSAL, T. Copper (II) and nickel (II) adsorption by Rhizopus arrhizus in batch stirred reactors in series. The Chemical Engineering Journal and the Biochemical Engineering Journal, v. 58, n. 3, p. 265-273, 1995.

STREY, Leonardo et al. Biossorção de íons metálicos em águas utilizando casca de pinus como material adsorvente alternativo. 2013.