UTILIZAÇÃO DE ADSORVENTE NATURAL DA AMAZÔNIA COMO BIOADSORVENTE PARA REMOÇÃO DE METAIS EM SOLUÇÕES AQUOSAS

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1 39 UTILIZAÇÃO DE ADSORVENTE NATURAL DA AMAZÔNIA COMO BIOADSORVENTE PARA REMOÇÃO DE METAIS EM SOLUÇÕES AQUOSAS Helitom Baia da Silva 1 Joana Luiza Pires 2 Resumo: A maioria dos efluentes gerados pelas indústrias são substâncias nocivas aos seres vivos e ao ambiente pois apresentam metais pesados em sua constituição. Os metais pesados são causadores de diversas doenças e, devido a sua dificuldade de biodegradação no ambiente, passam pelo processo chamado magnificação trófica ou bioacumulação, o que distribui esses íons nocivos ao longo da cadeia alimentar. O grande desafio atualmente para a sociedade e de forma especial para a sociedade científica é encontrar o equilíbrio entre os processos produtivos essenciais para os seres humanos e o menor impacto possível ao meio ambiente. Neste trabalho apresenta-se a eficiência de adsorção da pupunha na remoção de íons de cobre do meio aquoso. Os resultados foram promissores mostrando que a utilização da pupunha como adsorvente de íons de cobre pode ser uma alternativa econômica em relação ao tratamento de águas residuárias convencional. Palavras-chave: Adsorção. Metais pesados. Pupunha. Biossorvente. 1. Introdução A ação humana provoca grandes alterações no meio ambiente, seja de forma positiva ou negativa (GASPAR, 2003). O crescente consumo, produção e exploração de matérias primas, como fósseis e minerais, associados ao crescimento da população nas últimas décadas, tem causado uma série de graves problemas ambientais em função da geração de resíduos contendo metais tóxicos, como os metais pesados (MOREIRA, 2001). No Brasil são produzidos os mais diversos subprodutos e resíduos agroindustriais (ex. bagaços de cana-de-açúcar, caju, coco verde e outras frutas) em virtude da grande produção agrícola do país. Entretanto, a disposição dos resíduos gerados nestes setores está se transformando em um sério problema ambiental. Apesar de uma parte ser utilizada para fins diversos, uma grande quantidade ainda permanece sem utilização. O aproveitamento industrial do caju é realizado principalmente na região Nordeste do país. Esse aproveitamento visa, basicamente, o beneficiamento da castanha e, 1 Graduando do curso de Licenciatura Plena em Química da UNIFESSPA. helitombaia@hotmail.com 2 Doutora em Química e Professora Adjunta da UNIFESSPA. joanaluiza@ufpa.br

2 40 em menor escala, o aproveitamento do pedúnculo. Mesmo considerando o aproveitamento do pedúnculo sob a forma de sucos, doces, geleias, néctares, farinhas e fermentados, só 15% da produção do pedúnculo é utilizada. Uma das causas para esse baixo aproveitamento está relacionada ao tempo de deterioração do pedúnculo, que ocasiona excessivas perdas no campo e na indústria (CAMPOS, 2003). O meio ambiente é regido por um sistema complexo de cadeias, que permitem a dependência entre seres vivos sem que eles tenham tido qualquer contato anterior de forma direta. Isto ocasiona uma problemática envolvendo vários indivíduos a partir de uma pequena contaminação. A atividade industrial é o principal emissor de materiais que causam problemas ambientais, todavia os processos industriais são fundamentais para o desenvolvimento do planeta e do bem estar das pessoas que nele vivem. A maioria dos efluentes gerados pelas indústrias são substâncias nocivas aos seres vivos e ao ambiente, pois apresentam metais pesados em sua constituição. Os metais pesados são causadores de diversas doenças, e dada a sua dificuldade de biodegradação no ambiente, passam pelo processo chamado magnificação trófica ou bioacumulação, o que distribui esses íons nocivos ao longo da cadeia alimentar. O grande desafio atualmente para a sociedade e de forma especial para a sociedade científica é encontrar o equilíbrio entre os processos produtivos essenciais para os seres humanos e o menor impacto possível ao meio ambiente. A aplicação dos biossorventes apresenta-se para a sociedade como uma nova e atraente alternativa para a resolução dos problemas ambientais enfrentados atualmente, além de criar um destino apropriado e sustentável para os resíduos produzidos pela agroindústria. Os biossorventes são considerados bons alternativos para remediação dos efluentes contaminados, pois além de reduzirem os custos, alguns deles podem ser encontrados em abundância no Brasil, e em especial na região Amazônica. 2. Revisão bibliográfica Encontram-se na literatura diversas matérias utilizadas como adsorventes para remoção de contaminantes orgânicos e íons de soluções aquosas, como mostrado por Magalhães et al (2011), Moraes et al (2011), Holanda et al (2010), Loukidou et al (2004), dentre elas algas, fungos, bactérias, resíduos agrícolas, lignina, musgos, turfas, etc. Magalhães et al (2011) estudaram a utilização de coco verde para a remoção do metal cromo (VI), e obtiveram resultados significativos em que o material utilizado removeu o metal em estudo da solução.

3 41 Moraes et al (2011) verificaram o efeito do pó das cascas de laranja, banana e milho como biomassa para remoção do chumbo, e observaram que o pó das matérias utilizado como biomassa removeu o metal da solução, sendo o pó da casca de laranja o que obteve melhor resultado. Holanda et al (2010) fizeram um estudo com tamarindo como biossorvente de metais (Zinco, Manganês, Ferro e Cobre), e perceberam que o material utilizado como Biossorvente removeu os metais utilizados no trabalho. Loukidou et al (2004) analisaram a remoção de Cr (VI) com a utilização de musgos, casca de milho e algas, e obtiveram resultado significativo na remoção do metal em estudo, sendo que a alga ativada Sargassum apresentou uma capacidade de remoção de 40 mg/g. Moreira et al (2007) investigaram a utilização de bagaço de caju como bioadsorvente na remoção de metais pesados de efluentes industriais. Os resultados obtidos indicam que o bagaço de caju tratado com NaOH 01mol.L-1/3h apresenta características favoráveis ao seu uso como material adsorvedor dos íons tóxicos: Pb+2, Cu+2, Ni+2, Cd+2 e Zn+2 em solução aquosa. Cruz et al (2009) analisaram o efeito da farinha da casca da banana como um biossorvente para metais pesados de baixo custo, e constataram que a farinha da casca da banana produzida apresentou boas características para ser utilizada como um biossorvente para metais pesados em soluções aquosas. Rocha et al (2010) verificaram o efeito da biossorção de cromo por biomassa de saccharomycescerevisiae, e obtiveram como resultado que a biomassa de Saccharomycescerevisiae foi capaz de reter, em ph 3,5, 2,43 mg de cromo/g de biossorvente, com potencial de utilização em processos de tratamento de efluentes que contenham cromo; mais de 80% da capacidade de biossorção da biomassa foi alcançada com 8 horas de contato; contudo, 48 horas foram necessárias para que o sistema atingisse o equilíbrio, mostrando assim que o uso da biomassa estudada na remoção do cromo é viável. 3. Materiais e métodos Nesse trabalho foi utilizado como reagente o sal Sulfato de Cobre penta hidratado - CuSO 2.5H 2 O da marca Nuclear. Para a análise instrumental utilizou-se a técnica de espectrofotometria UV-VIUS, em um espectrofotômetro Spectrum SP 1105, sendo as medidas feitas nos comprimentos de onda de 650 nm, 675 nm e 700 nm, pois verificou-se na literatura que o cobre tem maiores valores de absorção nesses comprimentos de ondas.

4 42 O material selecionado como adsorvente foi a pupunha, adquirida na feira Ver-o-Peso, localizada na cidade de Belém, Pará. Foi utilizado como amostra o talo do cacho, ou seja, o que seria rejeitado. O material biossorvente foi sujeito às seguintes operações: 1º Lavagem, feita com água destilada e deionizada para eliminar resíduos e impurezas que pudessem estar presos ao material. 2º Secagem, realizada em estufa a 100 ºC, de modo a retirar toda a umidade existente no material. 3º Moagem, feita em moinho de facas de forma a reduzir o tamanho das partículas. Para as análises foram preparadas cinco soluções do metal nas respectivas concentrações 0,01 M, 0,02 M, 0,03 M, 0,04M e 0,05M de cobre. Todas as soluções foram feitas em triplicata, e o teste foi realizado no ph original das soluções (4.39). Após medida a absorção de cada solução, foi adicionada 0,2g de pupunha em cada uma, deixando-se em contato por 2 dias. Logo após o tempo de contato as soluções foram filtradas para retirar a pupunha adicionada, e novamente mediu-se a absorbância das soluções. As soluções padrões foram feitas em triplicata utilizando sulfato de cobre CuSO 4.5H 2 O com diferentes concentrações, conforme a tabela 1, a seguir: Soluções Molaridade de CuSO 4 (mol/l) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 Tabela 1: Soluções de Cobre 4. Resultados e discussões Para verificar qual era a menor concentração de cobre possível de ser detectada por espectrofotometria de UV- Vis, foram feitas análises para descobrir a menor concentração possível de ser medida no aparelho de espectrofotometria UV-VIS, obtendo-se como resultado 10-6 mol/l de Cu 2+.

5 Absorbância Absorbância Curva de calibração Curva de Calibração y = 4.38x R² = y = 6.55x R² = y = 2.94x R² = Concentração 650 nm 675 nm 700 nm Linear (650 nm) Linear (675 nm) Linear (700 nm) Gráfico 1: Curva de calibração dos valores de absorbância versus concentração de Cu +2 na ausência de pupunha para o comprimento de onda de 650nm, 675nm e 700nm No gráfico 1 são mostrados os valores de absorbância para diferentes concentrações de solução de cobre e nos comprimento de onda 600 nm, 675 nm e 700 nm, medidas no aparelho espectro SP 200. O comprimento de 700 nm ocorre a maior absorção em todas as concentrações. Pode ser observado também que o coeficiente de correlação (R2) está em torno de 90% ou próximo de 1, não ocasionando erros significativos nas análises. 4.2 Efeito do Biossorvente concentração 0,2g (Pupunha) Adicionou-se 0,2g de pupunha em cada solução e deixou-se a mesma em repouso por 2 dias, em seguida mediu-se a absorbância. Os resultados obtidos podem ser observados nos gráficos a seguir Sem Pupunha Com Pupunha Concentração Gráfico 2: Resultados da absorbância na ausência e presença de pupunha 650 nm

6 Absorbância Absorbância Sem Pupunha Com Pupunha Concentração Gráfico 3: Resultados da absorbância na ausência e presença de pupunha 675 nm Concentração Sem Pupunha Com Pupunha Gráfico 4: Resultados da absorbância na ausência e presença de pupunha 700 nm Observou-se graficamente acima que ocorreu adsorção do cobre pela pupunha, pois verificou se que os valores de absorbância para as soluções de cobre na presença de pupunha foram menores que os valores obtidos na ausência do bioadsorvente. De acordo com os resultados dos gráficos é possível observar que o valor assumido pela absorbância cresce com a concentração das soluções, como descreve a lei de Beer-Lambert, uma vez que o aumento da concentração resulta no aumento do número de partículas que interagem com a radiação. De acordo com esse mesmo princípio, observou-se graficamente a relação entre a absorbância e a concentração. Analisando o efeito da pupunha na solução verifica-se que as absorbâncias das soluções medidas após o contato com a pupunha diminuem indicando que a pupunha está retirando o cobre da solução, para todos os comprimentos de onda analisados. Para verificar o quanto de cobre está sendo adsorvido pela pupunha foi feito o cálculo da concentração retida, como pode ser visto nos Gráficos 5, 6 e 7, a seguir.

7 45 Gráfico 5: Percentagem de Cu 2+ retida versus concentração de cobre para o comprimento de onda de 650 nm Gráfico 6: Percentagem de Cu 2+ retida versus concentração de cobre para o comprimento de onda de 675 nm

8 46 Gráfico 7: Percentagem de Cu 2+ retida versus concentração de cobre para o comprimento de onda de 700 nm Pode-se verificar nos gráficos que a porcentagem de cobre retida foi maior quando as análises foram realizadas no comprimento de onde de 650nm, com valor em torno de 90% para solução de concentração inicial de 0,01mol/L de cobre e de 15% para solução de concentração inicial de 0,05mol/L de cobre. Porém mesmo sendo valores menores, pode-se observar que nos comprimentos de onda de 675 e 700nm também existe uma percentagem de cobre retida. Tais resultados indicam que a pupunha está agindo como um adsorvente natural de cobre. Para verificar a regularidade dos valores medidos fez-se o gráfico do desvio padrão entre os valores medidos, como pode ser visto a seguir. (a) (b) (c) Gráfico 8: Desvio padrão em relação a média, (a) para 650nm, (b) para 675nm e (c) para 700nm

9 47 O desvio padrão estabelece o quanto de variação há entre as medidas com relação à média. Pode-se observar nos gráficos que os valores de desvio padrão foram baixos: 0,00132, 0,00172 e 0,00154, indicando que os valores estão próximos da média. Fazendo-se uma análise da média da concentração absorvida para os comprimentos de onda, pode-se verificar que quanto menor o comprimento de onda maior o valor da concentração média absorvida, conforme mostrado no Gráfico 9. Gráfico 9: Concentração adsorvida média versus comprimento de onda Foi calculado o valor da absortividade molar ( ) para cada comprimento de onda, como pode ser visto no Gráfico 10, e verificou-se que quanto maior o comprimento de onda maior o valor de. Gráfico 10: Absortividade molar versus comprimento de onda

10 48 5. Conclusões A utilização do cacho de pupunha como adsorvente de íons cobre, presente em solução aquosa, é uma alternativa viável e eficiente, tendo em vista a obtenção de resultados significativos pelo método proposto neste trabalho. Portanto, os resultados mostram que a utilização do cacho de pupunha como material Biossorvente é possível. e que o método permite a remoção do cobre em solução aquosa. Referências: CAMPOS, A. R. N. Enriquecimento protéico do bagaço do pedúnculo de caju (Anarcadium occidentale L.) por fermentação semi-sólida. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Campina Grande, CRUZ, F. R. A. M., et al. Farinha da casca da banana: Um biossorvente para metais pesados de baixo custo. Anais da 32ª Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química (SBQ). Fortaleza, GASPAR, A. T. F. S. Bioadsorção de cromo em algas marinhas utilizando coluna extratora. Dissertação de Mestrado. Universidade Estadual de Campinas, HOLANDA, D. G. S., et al. Testes de aplicação de Xiloglucanas de tamarindo como biosorventes de metais em água. Anais do V CONNEPI. Maceió, LOUKIDOU, M., et al. Equilibrium and kinetic modeling of chromium (VI) biosorption by Aeromonascaviae. Colloids and Surfaces A, v. 242, p , MAGALHÃES, V. H. P., et al. Utilização do pericarpo de coco verde (Cocos nucifera l. - Arecaceae) para a remoção de resíduos de íons cromo (VI) em soluções aquosas. Perspectivas da Ciência e Tecnologia, v.3, n.1/2, MORAES, A. B. V. D., et al. Biossorção de metais pesados. Anais do IX Simpósio de Bases Experimentais das Ciências Naturais da Universidade Federal do ABC. São Paulo, MOREIRA, D. M., et al. Anéis de Kayser-Fleischer. Arquivo Brasileiro de Oftalmologia, vol. 64, pp , MOREIRA, A. S., et al. Utilização de bagaço de caju como bioadsorvente na remoção de metais pesados de efluente industrial. Anais do II Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte Nordeste de Educação Tecnológica. João Pessoa, ROCHA, E. R. L., et al. Biossorção de cromo por biomassa de SaccharomycesCerevisiae. Anais do VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica