Autores
Reis, A.C. (UEPG) ; Lopes, F. (UEPG) ; Lima-tenório, M.K. (UEPG) ; Viana, A.G. (UEPG)
Resumo
Neste trabalho sintetizamos hidrogéis híbridos de goma arábica com farelo da casca
do pinhão para estudar a sua eficiência em remover o corante azul de metileno, a
partir de soluções aquosas em diferentes concentrações. Observou-se que os
hidrogéis híbridos apresentaram maior eficácia na remoção do corante, em todas as
concentrações testadas, em relação ao hidrogel composto apenas por goma arábica,
destacando-se a formulação com 100,0 mg de casca de pinhão, que mostrou uma sorção
maior que 80 % em todas as concentrações. Deste modo verificamos que a casca de
pinhão potencializa a remoção do corante pelos hidrogéis e que estes apresentam
potencial aplicação em sistemas de tratamento de efluentes.
Palavras chaves
Hidrogel; Casca de Pinhão; Azul de Metileno
Introdução
Nas últimas décadas a indústria têxtil tem se estabelecido como um dos grandes
poluidores de águas superficiais e diversos métodos de tratamento de seus
efluentes vem sendo desenvolvidos, destacando-se a remoção de corantes por meio
de materiais que possuam alta capacidade de sorção (TKACZYK; MITROWSKA;
POSYNIAK, 2020).
Os hidrogéis (HG) são materiais poliméricos tridimensionais capazes de absorver
grandes quantidades de fluídos aquosos, possuindo assim alta aplicabilidade em
diversas áreas da indústria, medicina e até remediação ambiental (LIMA-TENÓRIO
et al., 2015). Tais hidrogéis podem ser produzidos a partir de polímeros de
origem natural, como a goma arábica (GA), um polissacarídeo reconhecidamente
hidrossolúvel e de caráter aniônico, devido à presença de grupamentos
carboxílicos em sua estrutura, mostrando assim elevado potencial para a sorção
de compostos catiônicos, como o corante azul de metileno (DE BARROS et al.,
2016).
Além disso a literatura relata que diferentes biomassas, como cascas e farelos
de diversas fontes vegetais, em suas formas nativas ou convertidas em biochar,
são excelentes biossorventes para metais e corantes têxteis (ELGARAHY et al.,
2021). No estado do Paraná a casca do pinhão (CP), a semente do Pinheiro do
Paraná (Araucaria angustifolia) pode ser explorada com a mesma finalidade, como
já demonstrado em diversos estudos (PERALTA et al., 2016).
Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi sintetizar hidrogéis híbridos de
goma arábica e farelo da casca do pinhão, visando estudar a potencial capacidade
deste biomaterial em sorver o corante azul de metileno (AM) a partir de soluções
aquosas e assim, futuramente, empregá-lo em sistemas de tratamento de águas
residuais contaminadas.
Material e métodos
Para a síntese dos hidrogéis, 400,0 mg de GA previamente modificada com
metacrilato de glicidila, 1,04 mL de N,N-dimetilacrilamida, 1,0 g de acrilato de
sódio e 8,96 mL de água destilada foram homogeneizados sob agitação magnética
sob a temperatura de 60 ºC, para na sequência adicionar-se 20,0 mg de
K2S2O8. Após aproximadamente 15 minutos
obtiveram-se os HGs. As formulações híbridas com a CP, foram obtidas com a mesma
metodologia, acrescentando-se, contudo, 50,0 ou 100,0 mg do farelo de CP.
Para verificar a eficiência dos HGs em absorver o corante AM, frações
desidratadas de aproximadamente 200 mg das diferentes formulações foram
mergulhadas em soluções de 20 a 100 mg L-1 de AM. Em tempos pré-
determinados, foram retiradas alíquotas das soluções para que as porcentagens de
remoção fossem medidas por espectrofotometria na região do UV-Visível utilizando
um leitor de microplacas (BIOTEK, Epoch 2) no comprimento de onda de 665 nm. A
porcentagem de remoção foi calculada a partir da equação 01, onde C0
é a concentração inicial do AM e Ct é a concentração do AM no tempo
t.
Equação 01: Remoção (%)=((C0-
Ct)/C0) x 100
A capacidade total de sorção do AM (ou coeficiente q) para os HGs híbridos, foi
calculada a partir da equação 02, onde V é o volume da solução de AM utilizada e
m é a massa do HG seco (MAIJAN; AMORNPITOKSUK; CHANTARAK, 2020).
Equação 02: Coeficiente q= [(C0-
Ct)/m] x V
Resultado e discussão
Após a síntese dos HGs, obteve-se um material em formato cilíndrico com
coloração amarelada no caso do HG de GA, ou sem adição da CP (P0), e uma
coloração avermelhada nos HGs híbridos com 50,0 (P50) e 100,0 mg de CP (P100).
Com os resultados de porcentagem de remoção obtidos (Figura 01) observou-se que,
em 48 horas, independente da concentração do corante, os HGs híbridos
apresentaram maior eficiência na remoção do corante do que o hidrogel P0. Além
disso, o HG P0 apresentou uma rápida saturação de seus sítios, uma vez que sua
porcentagem de remoção do corante foi de 77,79 ± 5,07 % na solução de AM de 20,0
mg L-1 e de 62,44 ± 6,40 % na solução de 40,0 mg L-1,
mantendo-se nesta porcentagem para as demais concentrações. Já o HG P50 foi
eficiente em remover 87,83 ± 1,71 % do corante na solução de 20,0 mg
L-1, observando-se uma redução desta porcentagem apenas na solução de
60,0 mg L-1 onde removeu 73,67 ± 10,52 % do corante em solução. O HG
P100 apresentou, contudo, as maiores taxas de remoção, sendo superiores a 80,00
% em todos as concentrações de AM estudadas.
Corroborando com os resultados de remoção, temos que o HG P100 apresentou os
maiores valores de coeficiente q, com valores variando de 31,00 ± 0,74 a 112,20
± 6,37 mg de AM sorvidos por grama de hidrogel, enquanto o hidrogel P0
apresentou valores inferiores de coeficiente de remoção, variando de 27,49 ±
1,53 a 89,39 ± 11,70 mg g-1 (Tabela 01). Estes valores encontrados
demonstram um aumento de até 26 % na eficácia do HG híbrido com 100 mg de CP
(P100) com relação ao HG composto unicamente com GA (P0).
Conclusões
Com os resultados encontrados foi possível notar que os HGs a base de GA possuem
uma boa taxa de remoção do corante AM, em todas as concentrações testadas. Além
disso, nos HGs híbridos com farelo da CP, observou-se ainda um ganho de
aproximadamente 26 % na capacidade de sorção, com destaque para a formulação P100.
Deste modo os HGs híbridos de GA com farelo da CP possuem potencial na aplicação
em sistemas de tratamento de águas residuais contaminadas com o corante AM.
Agradecimentos
À CAPES pela bolsa/fomento. Ao C-LABMU/UEPG pelas análises realizadas. Ao grupo de
pesquisa LesCaM.
Referências
DE BARROS, H. R. et al. Surface interactions of gold nanorods and polysaccharides: From clusters to individual nanoparticles. Carbohydrate Polymers, v. 152, p. 479–486, nov. 2016.
ELGARAHY, A.M. et al. A critical review of biosorption of dyes, heavy metals and metalloids from wastewater as an efficient and green process. Cleaner Engineering and Technology, v. 04, out. 2021.
LIMA-TENÓRIO, M. K. et al. Water transport properties through starch-based hydrogel nanocomposites responding to both pH and a remote magnetic field. Chemical Engineering Journal, v. 259, p. 620–629, 2015.
MAIJAN, P.; AMORNPITOKSUK, P.; CHANTARAK, S. Synthesis and characterization of poly(vinyl alcohol-g-acrylamide)/SiO2@ZnO photocatalytic hydrogel composite for removal and degradation of methylene blue. Polymer, v. 203, p. 122771, 2020.
PERALTA, R. M. et al. Biological activities and chemical constituents of Araucaria angustifolia : An effort to recover a species threatened by extinction. Trends in Food Science & Technology, v. 54, p. 85–93, ago. 2016
TKACZYK, A.; MITROWSKA, K.; POSYNIAK, A. Synthetic organic dyes as contaminants of the aquatic environment and their implications for ecosystems: A review. Science of The Total Environment, v. 717, p. 1–57, maio 2020.
