Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais Campus Barbacena.

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1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais Campus Barbacena. ESTUDO DA REMOÇÃO DE METAIS PESADOS UTILIZANDO COMO BIOSSORVENTES RESÍDUOS AGRÍCOLAS. Autores: Camila Mourão Goulart Isis Maria Ladeira Marinho Matheus Miki de Souza1 Orientadores: Adalgisa Reis Mesquita Vanézia Liane da Silva Barbacena Setembro de 2012 ESTUDO DA REMOÇÃO DE METAIS PESADOS UTILIZANDO COMO BIOSSORVENTES RESÍDUOS AGRÍCOLAS Camila Mourão Goulart1, Isis Maria Ladeira Marinho1, Matheus Miki de Souza1, Vanézia Liane da Silva1, Adalgisa Reis Mesquita1 1. IF Sudeste MG Campus Barbacena adalgisa.mesquita@ifsudestemg.edu.br Palavras chave: adsorção, biossorventes, sabugo de milho. Resumo: A poluição gerada pela industrialização dos tempos modernos acaba poluindo nossos recursos hídricos. Para podermos utilizar esses efluentes industriais e, ainda, recuperar metais pesados neles lançados utiliza-se, dentre outros, do processo de adsorção. Várias pesquisas estão sendo realizadas para estudar novos biossorventes. O presente trabalho pretende contribuir com estudos de adsorção de cobre por sabugo de milho. Os testes comprovaram a influência do ph sobre a adsorção. O sabugo de milho adsorveu cobre em valores de ph 1,5 a 4,0; o melhor resultado foi obtido com ph 4,0. O sabugo de milho chegou a adsorver cerca de 0,8

2 mg de cobre por grama de biossorvente mostrando potencial para o processo de adsorção. Introdução A ação do ser humano no planeta tem variado ao longo da História em função de diversos fatores de ordem econômica, social e cultural. A utilização dos recursos naturais para satisfazer suas necessidades, inclusive as fisiológicas, gera um consumo de recursos para obtenção de combustível necessário, temperatura adequada e a energia gasta em cada atividade [1]. Nos últimos dois séculos, entretanto, a intervenção humana no ambiente se intensificou em consequência tanto do crescimento demográfico quanto do avanço tecnológico. Depois da revolução industrial, uma nova realidade socioeconômica passou a se apoiar na produção capitalista. O processo de urbanização e industrialização colocou a disposição da população uma infinidade de equipamentos motivando-a ao consumo [2]. O processo acelerado de produção em massa vem exercendo um violento impacto sobre os sistemas naturais, tanto por consumir energia e diversos recursos naturais, quanto por produzir resíduos tóxicos lançados, muitas vezes, diretamente nos cursos hídricos. Com efeito, a superprodução gerou um acumulo de resíduos industriais e agrícolas, como por exemplo, os metais em forma de íons metálicos presente em ambientes aquosos em quantidade acima da permitida pela legislação [3]. Tais substâncias, denominadas metais pesados, são bioacumulativas e sua ingestão pode ocasionar desde intoxicações leves a doenças crônicas que podem levar a óbito. Sendo assim a água que anteriormente era considerada um bem renovável, requer cada vez mais de novas tecnologias, acessíveis e economicamente viáveis para poder ser reutilizada [4]. Existem atualmente vários métodos de tratamento desses efluentes, no entanto, os processos de adsorção têm encontrado maior aplicação industrial devido a elevadas taxas de remoção e a facilidade de implantação. A adsorção é um processo eficaz para a remoção tanto de compostos orgânicos como de metais pesados. No entanto, os materiais adsorventes como zeólitas e carvão ativo apresentam alto custo, dificultando a utilização deste processo. Em busca de soluções eficientes e de baixo custo tem-se buscado a utilização de biossorventes, materiais de origem biológica que apresentem a

3 capacidade de acumular óleos, metais pesados, etc. Podemos citar microorganismos, vegetais macroscópicos e partes ou tecidos específicos de vegetais como exemplos de biossorventes [4]. A pesquisa em adsorventes a base de resíduos agrícolas, com capacidade de adsorver metais, para tratamento de efluentes, apresenta baixo custo e grande demanda do mercado. Nesse contexto é dada ênfase à pesquisa por novos biossorventes. Com o intuito de contribuir para essas pesquisas alunos do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste de Minas Gerais Campus Barbacena (IFSEMG Barbacena), sentiram-se motivados a estudar o processo de adsorção de metais contaminantes de efluentes aquosos industriais por fibras de baixo custo como rejeitos da produção agrícola e/ou do refeitório da instituição. Metodologia Inicialmente foi realizado um levantamento nos setores de produção agrícola (núcleo de agricultura) e refeitório do IFSEMG Barbacena. Os rejeitos com características para utilização como biossorventes encontrados foram: folha de espinafre, casca de batata, casca de banana e sabugo de milho. Os materiais selecionados sofreram um tratamento, no qual foram lavados separadamente com água destilada e deionizada fria e quente (90ºC) alternadamente, até a água de lavagem sair completamente límpida. Posteriormente, deixou-se os materiais secarem em estufa a 60ºC, para serem triturados em moinho tipo Willie com peneira de 50 mesh. Com os materiais preparados iniciou-se os testes preliminares, onde foram colocadas 1 g da biomassa em erlenmeyers com 50 ml de azul de metileno (50 g/l), deixando sob agitação por 24 horas. Em seguida foi realizada a separação da fase líquida, através de centrifugação, para análises visuais por comparação da intensidade da cor. A realização dessa etapa permitiu selecionar o biossorvente a ser utilizado nos testes com cobre. A princípio foram preparadas soluções de cobre utilizando sulfato de cobre pentahidratado para preparar soluções de 6 a 500 ppm. Com a solução preparada

4 deu continuidade ao processo de estudo da adsorção de sulfato de cobre pelo sabugo de milho. Posteriormente iniciou-se a preparação da solução com cobre metálico. Nessa etapa 10 mg de cobre metálico em pó com 99% de pureza, pesados em balança analítica, foram colocados em um erlenmeyer de 250 ml, em seguida, na capela, foram adicionados 10 ml de ácido nítrico 65%. Preparou-se a solução de cobre transferindo a mistura obtida quantitativamente para um balão volumétrico de 1000 ml completando o volume com água destilada e deionizada. Da solução inicial preparou-se soluções de 2 e 15 ppm de cobre. Posteriormente foram realizados testes de adsorção de cobre por sabugo de milho. Esse procedimento envolveu a introdução de 0,5 g e 1,0 g de sabugo de milho em 50 ml de solução de cobre com determinadas concentrações, em seguida o sistema foi mantido sob agitação por 24 horas e foi realizada a separação da fase líquida, através da centrifugação. Inicialmente foram utilizadas soluções de 2 e 15 ppm. Estas soluções não tiveram seu ph ajustados e a adsorção ocorreu em ph 1,5. Posteriormente, foram feitos testes com soluções de 2, 5 e 10 ppm. Estas concentrações tiveram seu ph ajustados em 3 e 4 com soluções de NaOH (0,1 mmol/l) e HNO3 (0,1 mmol/l). Todos os testes de adsorção foram realizados em triplicata. Para determinar a concentração do cobre utilizou-se espectrofotômetro de absorção atômica, analisando a solução antes e após a adsorção. O método de absorção atômica constitui na diluição e acidificação da amostra, com uma solução de duplo ácido, denominada Melich (HCl 0,05 mol/l e H2SO4 0,025 mol/l) e a leitura da concentração da amostra é feita por comparação com curva de calibração produzida com solução padrão do cobre. Com os dados obtidos construiu-se gráficos das quantidades adsorvidas utilizando software Microsoft Excel.

5 Resultados Nos testes de adsorção de azul de metileno percebeu-se que tanto as folhas de espinafre quanto as cascas de batata e de banana eram bons adsorventes, mas liberaram uma forte coloração na água, deixando-a imprópria para consumo. O sabugo de milho apresentou boa adsorção do corante em concentrações que variaram de 5 mg/l a 10 mg/l. Visualmente obteve-se o resultado apresentado na figura 1. O sabugo de milho foi escolhido como biossorvente para realização de testes de adsorção de cobre. Inicialmente utilizou-se sulfato de cobre penta-hidratado para preparação da solução de cobre. Os experimentos apresentaram resultados insatisfatórios, sem repetitividade e com erros de leitura, o que nos levou a modificar a metodologia de preparação da solução. Os demais testes foram realizados com solução de cobre preparada a partir de cobre metálico. Figura 1 Adsorção de azul de metileno por sabugo de milho. a) soluções : inicial (10 mg/l), após adsorção com 0,05 g de e com 0,10 g de sabugo de milho. b) soluções : inicial (5 mg/l), após adsorção com 0,05 g de e com 0,10 g de sabugo de milho. A capacidade de adsorção é medida pela diferença entre as concentrações final e inicial. A quantidade de íons que desaparece da solução corresponde ao que foi adsorvido pelo biossorvente. O resultado é expresso em mg de cobre por g de adsorvente (mg/g). O gráfico da figura 2 apresenta os resultados dos primeiros testes com solução de cobre nas concentrações de 2 e 15 ppm. Houve um aumento na massa de cobre adsorvida quando a quantidade de biossorvente passou de 0,5 g para 1,0 g, essa elevação foi pequena e a capacidade de adsorção foi menor em mg/g. O aumento da massa foi fator significativo para a melhoria da adsorção na concentração de 15 ppm (16,31 ppm). Outra variável determinante em testes de adsorção é o ph. Os testes foram realizados em ph 1,5, valor reconhecidamente baixo para adsorção,

6 comprovado pelo máximo de 0,24 mg de cobre por grama de sabugo de milho. Uma explicação plausível é a possibilidade de estar ocorrendo dessorção, provocada pela acidez do meio. Figura 2 Gráfico de quantidade de cobre adsorvida por grama de sabugo de milho. A figura 3 apresenta os resultados da adsorção realizada com solução de cobre metálico, nas concentrações de 2, 5 e 10 ppm, em valores de ph 3 e 4. Podemos observar que o aumento de ph realmente favorece a adsorção. Tanto na concentração de 2 ppm (2,865 ppm), quanto na de 10 ppm (11,46 ppm) a adsorção em ph 4,08 foi 68% e 64%, respectivamente, maior que em ph 3,08, quando 1,0 g de biossorvente foi utilizado. Quando a quantidade utilizada foi de 0,5 g esse aumento foi de 30% e 48%, respectivamente, para 2 e 10 ppm. Comparando com os testes anteriores houve uma melhoria de 40% na capacidade adsortiva quando o ph foi alterado de 1,5 para 3,08. Observamos que o aumento de massa de biossorvente de 0,5 g para 1 g aumentou a massa de cobre adsorvida (mg), mas não o suficiente para melhorar a quantidade de cobre por massa de biossorvente adsorvida (mg/g). A casca e/ou semente de abacate foram testados para adsorção de azul de metileno mas, assim como as folhas de espinafre, as cascas de banana e de batata, elas deixaram coloração castanha no meio. Dessa maneira não foram realizados testes de adsorção. Figura 3 Gráfico de quantidade de cobre adsorvida por grama de sabugo de milho. Conclusão Com base nos resultados pode-se desaconselhar o utilização da casca da batata e da banana, das folhas de espinafre, da casca e da semente do abacate como biossorventes, pois estas liberam cor na água, deixando-a imprópria para consumo. O sabugo de milho apresenta potencial para ser utilizado como biossorvente, e a adsorção de cobre por ele foi efetiva. O mesmo pode ser considerado um bom adsorvente de cobre, principalmente, quando o ph do meio se aproxima de 4. Devido a alta produção de milho no Brasil o sabugo, seu resíduo, apresenta boa perspectiva para utilização como biossorvente.

7 Referências Bibliográficas 1. PEZZI, A. ; GOWDAK, D. O. ; MATTOS, N. S. de. Biologia: Ensino Médio. 3 vol. 1ed. Editora FTD. São Paulo, ARRUDA, J. J. DE A.; PILETTI, N. Toda a História: História Geral e História do Brasil. 11ed. 2ª impressão. Editora Ática, YABE, M. J. S. Metais pesados em águas superficiais como estratégia de caracterização de bacias hidrográficas. Quím. Nova, vol. 21, no.5, p , MIMURA, A. M. S.; VIEIRA, T. V. A.; MARTELLI, P. B.; GORGULHO, H. F. Aplicação da Casca de Arroz na Adsorção dos Íons Cu2+, Al3+, Ni2+ e Zn2+. Quím. Nova, v. 33, p , 2010.