Palavras-chave: biossorção, efluente, têxtil, metileno, coco, biomassa

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1 João Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 AVALIAÇÃO DA TÉCNICA DE BIOSSORÇÃO DE CORANTE UTILIZANDO A BIOMASSA DE COCO VERDE: UMA ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS Veronica Heloisa Rosas (UniSantos ) veronica_h24@hotmailcom Beatriz Leite dos Santos (UniSantos ) beatrizleiteds@gmailcom Marco Antonio Cismeiro Bumba (UniSantos ) marcoquimico@uolcombr Ricardo Oi (UniSantos ) prof_oi@ymailcom O presente trabalho avaliou a aplicação da biomassa do mesocarpo do coco verde na biossorção do corante azul de metileno A biomassa foi seca na temperatura de 60ºC, sendo triturada e separada em diferentes granulometrias A biomassa foi attivada por modificação química através do tratamento com NaOH Inicialmente, efetuou-se a pesagem do biossorvente (0,5, 1,0 e 1,5 g), adicionando-se 100 ml da amostra com corante azul de metileno (0,01 g/l) A amostra foi mantida sob agitação contínua em um agitador magnético por 20 minutos Após a agitação, a biomassa foi removida da amostra através de papel de filtro Para determinar a quantidade de contaminante adsorvido em cada amostra, foi realizada a técnica de espectrofotometria UV-VIS, utilizando como comprimento de onda de máxima absorção 665 nm Os resultados analíticos obtidos evidenciam a efetividade da extração do componente presente nas amostras estudadas com a utilização da biomassa do coco verde, obtendo-se biossorção de aproximadamente 100 % do azul de metileno Palavras-chave: biossorção, efluente, têxtil, metileno, coco, biomassa

2 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de Introdução O conceito da produção mais limpa (P+L) está cada vez mais sendo utilizada pelas organizações, sendo definido como uma estratégia voltada à sustentabilidade ambiental, redução de resíduos, reciclagem e reutilização, assegurando o desenvolvimento social e econômico a nível nacional ou mesmo global (KHALILI et al,2015) A P+L tem como objetivo a prevenção ou minimização através de uma melhor concepção dos produtos, otimização de processos, acompanhamento, formação e gestão combinada com políticas governamentais melhoradas que são uniformemente aplicadas para todas as instalações industriais e comerciais (KLEMEŠ et al, 2012) Considerando a P+L, uma das maiores preocupações das empresas são os resíduos decorrentes das operações industriais As indústrias têxteis são responsáveis por produzir efluentes compostos por diversos materiais poluentes como os corantes e os pigmentos utilizados na etapa de tingimento de tecidos Esses corantes provocam fortes impactos ao meio ambiente, pois nem sempre são tratados, sendo muitas vezes descartados de forma inadequada ao final do processo A produção mundial anual de pigmentos e corantes sintéticos atingem 7 x 10 5 toneladas (KOPRIVANAC & KUSIC, 2008) Durante os processos industriais nos quais são aplicados, cerca de 10 a 60% dos corantes reativos acabam sendo despejados nos efluentes (HESSEL et al, 2007) O azul de metileno é um corante do tipo catiônico, comumente utilizado na produção de papel e outros materiais como poliésteres e nylons No setor têxtil é empregado para o tingimento de seda, lã e algodão (FABRICIO et al, 2010) Para minimizar os impactos ambientais causados pelo descarte inadequado de resíduos, diversas técnicas de tratamento de efluentes têm sido desenvolvidas Entretanto, os métodos químicos costumam utilizar elevadas dosagens de produtos e tornam-se economicamente inviáveis Neste sentido, o processo de adsorção apresenta-se como uma alternativa viável no tratamento de efluentes contendo corantes (DAL PIVA et al, 2011) A técnica da adsorção consiste na utilização de um adsorvente, que por meio da diferença de polaridade com o adsorbato, promove a ligação superficial entre os dois, removendo esse dos efluentes (BENEDET et al, 2015) 2

3 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 A biossorção é uma subcategoria da adsorção em que o adsorvente é uma matriz biológica, e pode ser considerada como uma técnica para a remoção de metais, metaloides e/ou radionuclídeos através de um material de origem biológica independente de sua atividade metabólica (GADD, 2009; CHONG & VOLESKY, 1995) O processo de biossorção apresenta vantagens quando comparadas com os métodos convencionais de tratamento como baixo custo, alta eficiência, minimização da utilização de produtos químicos, não exigência adicional de nutrientes, capacidade de regeneração do biossorvente e possibilidade de recuperação de metais (KRATOCHVIL & VOLESKY, 1998; FOMINA & GADD, 2014) Na técnica da biossorção, os materiais biológicos utilizados podem ser obtidos a partir de resíduos agrícolas ou industriais A biossorção é considerada um processo eficiente e seletivo, que pode ser realizado numa ampla faixa de ph (3 a 9) e temperatura (4 a 90ºC), cujo equilíbrio para a adsorção e dessorção é atingido muito rapidamente (MICHALAK et al, 2013) Diversos estudos têm sido desenvolvidos utilizando resíduos agrícolas Da Silva et al (2016) pesquisaram a adsorção para o corante azul de metileno por semente de mamão Formosa Honorato et al (2015) estudaram a capacidade de adsorção do corante azul de metileno nos resíduos da palha de milho e da bainha do palmito pupunha in natura Franco et al (2015) aplicaram cascas de banana dos tipos prata, caturra e maçã na remoção dos metais manganês e cromo, sendo que a última apresentou maior eficiência Juchen et al (2013) utilizaram palito de erva-mate como adsorvente para a remoção do corante azul de metileno em soluções aquosas Maia et al (2014) desenvolveram um estudo de sorção de tolueno, um contaminante orgânico altamente tóxico encontrado na água, pela casca de laranja seca a 110 C e pirolisada a várias temperaturas Outros resíduos agrícolas também têm sido utilizados para a adsorção de biossorventes na remoção do corante azul de metileno como a casca de trigo (BULUT & AYDIN, 2006), a casca de alho (HAMEED & AHMAD, 2009), o talo de algodão (DENG et al, 2011) e a casca de avelã (DOGAN et al, 2009) Objetivando a aplicação da P+L, o presente trabalho propôs o estudo da viabilidade técnica do processo de adsorção na remoção do azul de metileno através da biossorção utilizando a biomassa do mesocarpo do coco verde como elemento adsorvente do corante 3

4 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 O Brasil é um dos maiores produtores e consumidores mundiais de coco verde, sendo que uma grande quantidade dos resíduos desse fruto é descartada diariamente nas cidades, trazendo sérios problemas ambientais, pois cerca de 80 a 85% do seu peso bruto representa lixo, sendo descartados em aterros sanitários Assim, a utilização desse resíduo para a remoção de contaminante consiste em uma importante técnica dentro da P+L, justificando o desenvolvimento deste estudo 2 Materiais e métodos Na presente pesquisa, foi aplicada a técnica de biossorção utilizando a biomassa do coco verde como adsorvente para analisar a eficácia na redução ou eliminação do corante azul de metileno (C 16 H 18 N 3 SCl) presente nas amostras Na metodologia de análise espectrofotométrica proposta para este trabalho, a absorção da luz das amostras oferece uma ferramenta analítica poderosa para as análises quantitativas e qualitativas, baseando-se no princípio da medida de luz que é absorvida por uma espécie química a determinado comprimento de onda Para a realização do experimento utilizou-se a parte fibrosa e espessa do coco chamada mesocarpo, retirando-se a casca para a obtenção das fibras, que foram picadas e lavadas com água destilada e posteriormente trituradas em um liquidificador A biomassa obtida foi seca em estufa à temperatura de 100 C durante 3 horas, sendo posteriormente triturada e peneirada, utilizando-se peneiras de 24 e 65 mesh A Figura 1 mostra o material obtido Figura 1 Biomassa seca e triturada do mesocarpo de coco verde Para a ativação, pesou-se 10 g do biossorvente e adicionou-se 200 ml de uma solução de NaOH 0,1M A mistura ficou sob agitação em agitador magnético durante 2 horas, e em seguida foi lavada com água destilada O conjunto foi filtrado em papel de filtro qualitativo, desprezando-se a fase liquida A parte sólida constituída de biomassa foi seca em forno 4

5 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 durante 20 minutos à temperatura de 60 C Este processo de ativação aumenta os sítios de absorção do biossorvente Em seguida preparou-se uma solução estoque de concentração 0,1 g/l de azul de metileno, que foi diluída para 0,01 g/l Para as extrações do corante, pesou-se 0,5, 1,0 e 1,5 gramas de biomassa tratada e não tratada Para cada medida da biomassa, utilizou-se 100 ml da solução diluída de azul de metileno Adicionou-se a biomassa na solução do corante, deixando em agitação por 20 minutos Após a agitação, filtraram-se as misturas, descartando-se a parte sólida O liquido resultante com coloração visivelmente modificada foi armazenado para posterior análise no espectrofotômetro UV-VIS, no comprimento de onda 665 nm Para o branco do processo seguiu-se o mesmo procedimento, porém, utilizou 100 ml de água destilada para cada medida da biomassa, ao invés da solução diluída de azul de metileno O branco também foi analisado no espectrofotômetro UV-VIS e as respectivas absorbâncias obtidas foram subtraídas das absorbâncias obtidas nas extrações de azul de metileno A Figura 2 ilustra o corante utilizado Figura 2 Corante azul de metileno A Figura 3 apresenta o corante diluído utilizado no experimento, a amostra extraída com a biomassa não tratada e filtrada e a amostra extraída com a biomassa tratada e filtrada Figura 3 Amostras de corante, biomassa não tratada e biomassa tratada 5

6 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 Todos os experimentos foram realizados em duplicatas, no caso de necessidade de confirmação de algum resultado Para a preparação da curva padrão, partiu-se da solução estoque de corante azul de metileno na concentração de 0,1 g/l, na qual foram realizadas seis diferentes diluições, conforme a Tabela 1 Após diluição, a leitura das amostras para curva padrão foi realizada em espectrofotômetro com comprimento de onda de 665 manômetros Tabela 1 Diluições das amostras para preparação da curva padrão Identificação Amostras Vol Corante (ml) Vol Amostra (ml) Diluição (x) Conc Corante (g/l) A1 0, x10-4 A2 1, x10-3 A3 2, x10-3 A5 3, x10-3 A5 4, x10-3 A6 5, x10-3 Para determinar a quantidade de corante azul de metileno adsorvido em cada amostra com utilização da biomassa (não tratada e tratada), foi utilizada a técnica de espectrofotometria UV-VIS com cubetas de quartzo, utilizando como comprimento de onda de máxima absorção 665 nm, sendo obtida uma curva padrão absorbância x concentração, pelo método da regressão linear 3 Resultados e Discussão A Tabela 2 apresenta os resultados de absorbância das soluções de corante azul de metileno diluído a partir da concentração de 0,1 g/l, que foram utilizadas para a determinação da curva de regressão linear, conforme está apresentado na Figura 4 Tabela 2 Resultados de absorbância na leitura para curva padrão Conc Corante Absorbância (g/l) (nm) , , , ,617 6

7 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de , ,826 Figura 4 Regressão linear da absorção do azul de metileno em diversas concentrações A Tabela 3 representa a biossorção do corante azul de metileno utilizando a biomassa não tratada e a tratada A porcentagem de biossorção foi calculada a partir da diferença entre a absorbância da amostra, subtraindo-se do branco e calculando a respectiva concentração residual do corante na curva de regressão linear Tabela 3 Análise das absorbâncias após a subtração do branco Biomassa Não Tratada (g) Absorbância Final 0,5 0,0588 1,0 0,0656 1,5 0,0000 Biomassa Tratada (g) Absorbância Final 0,5 0,0403 1,0 0,0098 1,5 0,0374 Deve-se ressaltar que os valores apresentados de absorbância estão muito baixos, fora dos parâmetros ideais da Lei de Lambert-Beer, que se situa entre 0,2 e 0,8 de absorbância Esta situação de análise, apesar de não permitir uma boa exatidão no valor na concentração residual do corante, pode-se considerá-la próxima de zero, devido aos valores residuais de absorbância, conferindo um excelente resultado na biossorção do contaminante 4 Conclusão 7

8 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 A aplicação da biomassa do coco verde foi efetiva para a avaliação e quantificação da redução do corante azul de metileno nas amostras Essa metodologia aplicada é uma boa alternativa para o tratamento de contaminantes provenientes de processos industriais, principalmente das indústrias têxteis, que utilizam um grande volume de corantes, com a vantagem de apresentar baixo custo O tipo de resíduo gerado na remoção do contaminante pode ser parcialmente reaproveitado no mesmo processo de tratamento Outra parte pode ser utilizada como resíduo para compostagem, ou em último caso incinerado Cabe ressaltar que o efluente contaminado e o próprio resíduo gerado não retornam para o meio ambiente Outro importante fator é a logística reversa com o reaproveitamento de materiais que seriam descartados como resíduos sólidos 5 Referências BENEDET, J; SCHEIBE, A; LEAL, T; GONSALES, M; SOUZA, S; SOUZA, A Produção de adsorventes a partir de biomassa de efluentes industriais Blucher Chemical Engineering Proceedings, v 1, n 2, p , 2015 BULUT, Y; AYDIN, H A kinetics and thermodynamics study of methylene blue adsorption on wheat shells Desalination, v194, p , 2006 CHONG, K H; VOLESKY, B Description of two metal biosorption equilibria by Langmuir type models Biotechnology and Bioengineering, v 47, n 4, p , 1995 DAL PIVA, J A L; SANTOS, O; ANDRADE, M G Determinação e análise de isotermas de adsorção do corante azul 5G em leito fixo de carvão ativado Acta Scientiarum Technology, v 33, n 4, p , 2011 DENG, H; LU, J; LI, G; ZHANG, G; WANG, X Adsorption of methylene blue on adsorbent materials produced from cotton stalk Chem Eng Journal v172, p , 2011 DOGAN, M; ABAK, H; ALKAN, M Adsorption of methylene blue onto hazelnut shell: Kinetics, mechanism and activation parameters Journal of Hazardous Materials v164, p , 2009 FABRÍCIO, T N R; BRAGA, M A; GOMES, T R S; VASCONCELOS, A K P; AQUINO, M D; ARAÚJO, R D S Produção de biossurfactante e biodegradação no cultivo de geobacillus stearothermophilus com corante azul de metileno In: V CONNEPI, 2010 FOMINA, M; GADD, G M Biosorption: current perspectives on concept, definition and application Bioresource technology, v 160, p 3-14, 2014 FRANCO, C C; DE CASTRO, M M; WALTER, M E Estudo das cascas de banana das variedades prata, caturra e maçã na biossorção de metais pesados gerados pelos efluentes dos laboratórios do centro universitário de belo horizonte E-xacta, v 8, n 1, 2015 GADD, G M Biosorption: critical review of scientific rationale, environmental importance and significance for pollution treatment Journal of Chemical Technology and Biotechnology, v 84, n 1, p 13-28, 2009 HAMEED, B H; AHMAD, A A Batch adsorption of methylene blue from aqueous solution by garlic peel, an agricultural waste biomass Journal of Hazardous Materials v 164, p , 2009 HESSEL, C; ALLEGRE, C; MAISSEU, M; CHARBIT, F; MOULIN, P Guidelines and legislation for dye house effluents J Environ Manage, v 83, n 2, p ,

9 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 HONORATO, A C, MACHADO, J M, CELANTE, G, BORGES, W G, DRAGUNSKI, D C; CAETANO, J Biossorção de azul de metileno utilizando resíduos agroindustriais Rev Bras Eng Agríc Ambiental, v 19, n 7, p , 2015 JUCHEN, P T; GOBI, F P; HONORIO, J F; GONÇALVES, G C; VEIT, M T Aplicação do palito de ervamate como adsorvente no processo de adsorção do corante azul de metileno (adsorção com palito de erva-mate) In: V Simpósio de Engenharia Química, Maringá, 2013 KHALILI, N R; DUECKER, S; ASHTON, W; CHAVEZ, F From cleaner production to sustainable development: the role of academia Journal of Cleaner Production, n 96, p 30-43, 2015 KLEMEŠ, J J; VARBANOV, P S; HUISINGH, D Recent cleaner production advances in process monitoring and optimisation Journal of Cleaner Production, v 34, p 1-8, 2012 KRATOCHVIL, D; VOLESKY, B Biosorption of Cu from ferruginous wastewater by algal biomass Water Research, v 32, n 9, p , 1998 KOPRIVANAC, N; KUSIC, H Hazardous organic pollutants in colored wastewaters New York: New Science Publishers, 2008 MAIA, A A D; MORAIS, L C; OLIVEIRA, V C; SANTOS, C M Uso de casca de laranja na sorção de tolueno In: XI Congresso Nacional de Meio Ambiente, Poços de Caldas, 2014 MICHALAK, I; CHOJNACKA, K; WITEK-KROWIAK, A State of the art for the biosorption process - a review Applied Biochemistry and Biotechnology, v 170, n 6, p , 2013 DA SILVA, E O; RODRIGUES, L M; DE ALMEIDA, A R F Processo de adsorção do corante azul de metileno empregando a semente de mamão formosa Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v 7, n 2,