CARACTERIZAÇÃO DE SEMENTES DE LARANJA PARA UTILIZAÇÃO COMO BIOADSORVENTE. Mestranda, Departamento de Química/Universidade Federal de Lavras 2

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1 CARACTERIZAÇÃO DE SEMENTES DE LARANJA PARA UTILIZAÇÃO COMO BIOADSORVENTE DAIANE CÁSSIA PEREIRA ABREU 1, BIANCA MESQUITA COELHO BOTREL 2, PRISCILA FERREIRA DE SALES 3, ADELIR APARECIDA SACZK 4, ZUY MARIA MAGRIOTIS 5 1 Mestranda, Departamento de Química/Universidade Federal de Lavras 2 Doutoranda, Departamento de Química/Universidade Federal de Lavras 3 Doutora, Departamento de Química/Universidade Federal de Lavras 4 Professora Associada I, Departamento de Química/Universidade Federal de Lavras 5 Professora Associada I, Departamento de Química/Universidade Federal de Lavras RESUMO: A caracterização de sementes de laranja foi realizada a fim de avaliar sua composição, empregando as técnicas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise química elementar (CHNO), termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e determinação dos sítios ácidos de um sólido por titulação. O resultado obtido na caracterização indicou que os grupos funcionais presentes na estrutura das sementes de laranja favorecem a adsorção de compostos na superfície de seus sítios ativos, enfatizando sua viabilidade como bioadsorvente. Palavras-chave: resíduo alimentício, descontaminação, agregação de valor. INTRODUÇÃO Com o aumento da demanda por alimentos naturais e mais nutritivos, algumas indústrias alimentícias passaram a focar suas atenções na fabricação de produtos utilizando polpas de frutas. Com isso, aumentou-se expressivamente a quantidade de subprodutos gerados no processo, um exemplo disso, são os resíduos gerados na produção de suco de laranja. Na fabricação, apenas dois terços da fruta são aproveitados no processamento; o restante consiste de rejeitos, que incluem cascas, bagaços e sementes, os quais são, muitas vezes, descartados sem nenhum tratamento, influenciando no impacto ambiental causado pelo acúmulo destes no ambiente. Portanto é fundamental o seu reaproveitamento como matéria prima para fabricação de novos produtos (DOGAN et al, 2007). Neste sentido, a fim de, agregar valor a estes resíduos, utilizá-los como adsorventes pode ser uma alternativa sócio-ambiental viável, uma vez que, podem ser empregados na descontaminação de efluentes. Esses materiais devem apresentar propriedades adequadas associadas com alta seletividade e regenerabilidade. Enfatizando a necessidade de preparação e caracterização do material, avaliando suas características quanto à composição, tendo que, a composição do material está diretamente relacionada à sua eficiência como adsorvente (KLEN et al, 2012; ZHANG et al, 2013). O objetivo desse trabalho é caracterizar sementes de laranja oriundas de resíduos de processos agroindustriais, a fim de, avaliar sua composição e propriedades para empregá-la como adsorvente na remoção de corantes em efluentes contaminados. MATERIAL E MÉTODOS Preparo das sementes de laranja Para caracterizar as sementes de laranja, as amostras foram secas, durante 16 h, em estufa, a 40 C, trituradas em moinho de bolas e peneiradas em uma fração correspondente a 35 mesh.

2 Perda de massa (%) DTA (m V) Caracterização das sementes de laranja A fim de determinar as porcentagens de C, H, N, S e O nas sementes, foi realizada uma análise empregando a técnica de CHNOS. As análises termogravimétricas foram realizadas para determinação da decomposição do material na faixa de temperatura de 30 a 900 C em atmosfera de N 2, e entre 900 e 1110 C em ar sintético, sob taxa de aquecimento de 10 C min -1. A análise por FTIR foi realizada com o intuito de analisar a composição do material, utilizando-se pastilha de KBr (200 mg de KBr para 2 mg de amostra), faixa de varredura compreendida entre 4000 e 400 cm -1, 32 scans e resolução de 4 cm -1. A fim de caracterizar a estrutura da superfície e a morfologia das sementes, as mesmas foram montadas em stubs, metalizadas, analisadas em Microscópio Eletrônico de Varredura e identificadas quanto à composição química por Espectroscopia de Energia Dispersiva por Raios X (EDS). Para a determinação da acidez dos materiais adsorventes; 0,1 g da amostra das sementes foram colocados em contato com 20 ml de solução de hidróxido de sódio (0,01 mol L -1 ). Os sistemas foram agitados a 50 rpm em uma mesa agitadora shaker por 3 h, seguido de titulação com solução de ácido clorídrico na mesma concentração da base (0,01 mol L -1 ). RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos na análise da composição química elementar da semente de laranja estão mostrados na Tabela 1. Diante dos dados é possível inferir que o material é rico em oxigênio e apresenta baixo teor de enxofre. Tabela 1. Composição química elementar da semente de laranja Adsorvente C (%) O(%) H(%) N(%) S(%) Semente de laranja 47,38 43,72 6,43 2,40 0,073 Na Figura 1 está representada a análise térmica pelas curvas termogravimétricas direta (TG) e diferencial (DTA). De acordo com os resultados, a perda de massa ocorreu em três estágios diferentes. Inicialmente, tem-se uma perda de massa em aproximadamente 100 C, a qual pode estar associada à eliminação de água e pequenas moléculas voláteis, a segunda redução ocorrida entre 300 e 350 C é atribuída à degradação térmica de celulose e hemicelulose. Por fim, a terceira perda de massa na temperatura de aproximadamente 400 C é correlacionada à degradação da lignina, que apresenta estabilidade térmica muito maior do que qualquer um destes constituintes do material lignocelulósico (KAMARI e WANNGAH, 2009) (B) Temperatura ( C) Figura 1. Curvas termogravimétricas direta (TG: --) e diferencial (DTA--) obtidas da análise térmica das sementes de laranja.

3 Transmitância (u.a.) A Figura 2 ilustra o espectro de FTIR, indicando que a amostra é constituída de grupos hidroxila, identificado pela banda próxima de cm -1, característica de estiramentos O-H correspondentes a pectina, celulose, água, hemicelulose e lignina 5. As bandas localizadas em e cm -1 podem ser atribuídas ao estiramento C-H de grupos metileno, metil e metoxi. A banda identificada em aproximadamente cm -1 comprova a presença do grupo carbonila (C=O) que se estende a vibrações de grupos carboxilas presentes em hemicelulose, pectina e lignina. A banda localizada em cm -1 é atribuída ao estiramento da ligação C=C constituintes das moléculas benzenos aromáticos ou anéis em lignina. As bandas situadas entre e cm -1 podem ser atribuídas ao estiramento da ligação C-O, correspondentes a vibrações de ácidos carboxílicos e álcoois. As bandas próximas a 600 cm -1, comprovam a presença de éter e lactona (KLEN et al, 2012) n de onda (cm -1 ) Figura 2. Espectro FTIR das sementes de laranja A fim de avaliar a acidez dos materiais adsorventes, os mesmos foram submetidos à titulação dos sítios ácidos. Os resultados indicaram que as sementes de laranja apresentou uma acidez de 2,78 mmol g -1. A elevada acidez do material pode ser atribuída à presença de grupos ácidos de Bronsted (ácido carboxílico e álcoois) identificados na análise de FTIR. A Figura 3 mostra a morfologia da superfície das sementes de laranja, pela análise da micrografia, verifica-se que estas não possuem uma estrutura porosa, nas quais se verificam superfícies altamente heterogêneas, que ao serem associadas com a presença de cavidades fornecem uma área superficial adequada para o processo de adsorção. De acordo com resultados reportados na literatura, as cavidades existentes são suficientemente grandes para permitir que as moléculas de contaminantes penetrem na estrutura dos materiais lignocelulósicos, interagindo com elas e com os grupos presentes (SUN et al, 2005).

4 Figura 3. Microscopia eletrônica de varredura para as sementes de laranja Os resultados provenientes da análise semi-quantitativa elementar por EDS por raios X das sementes de laranja está representada na Figura 4 e permite inferir que a amostra é composta quimicamente por O, C, P, S, K, Ca, Mg e Al. Figura 4. Espectroscopia de energia dispersiva (EDS) por raios X para as sementes de laranja CONCLUSÃO Neste estudo, a partir das caracterizações, foi possível observar que as sementes de laranja revelaram potencial para ser utilizada, como material alternativo na descontaminação de efluentes aquosos, devido a presença de grupos funcionais que favorecem a adsorção de compostos na superfície de seus sítios ativos, enfatizando sua viabilidade como bioadsorvente. AGRADECIMENTOS À CAPES e ao CNPQ pelo apoio financeiro. Ao LGRQ, pela realização dos experimentos. Ao Departamento de Ciências Florestais da UFLA pela realização das análises químicas. REFERÊNCIAS

5 1 DOGAN, M.; OZDEMIR, Y.; ALKAN, M. Adsorption kinetics and mechanism of cationic methyl violet and methylene blue dyes onto sepiolite. Dyes Pigm 2007; 75 (2) KLEN, M. R. F.; CERVELIN, P. C.; VEIT, M. T. GONÇALVES, G. C.; BERGAMASCO, R.; SILVA, F. V. Adsorption kinetics of blue 5G dye from aqueous solution on dead floating aquatic macrophyte: Effect of ph, temperature, and pretreatment, Water, Air, Soil Pollut 2012; 223 (9) ZHANG, Z.; HARA, I. M. O.; KENT, G. A.; DOHERTY, W. O. S. Comparative study on adsorption of two cationic dyes by miolled sugarcane bagasse. Ind. Crops Prod 2013; 42 (1) KAMARI, A.; WANNGAH, W. S. Isotherms, Kinetic and thermodynamic studies of lead and copper uptake by H2SO4 modified chitosan. Colloids Surf., B 2009; 73 (2) SUN, X. F.; XU, F.; SUN, R. C.; FOWLER, P.; BAIRD, M. S. Characteristics of degraded cellulose obtained from steam-exploded wheat straw, Carbohydr. Res 2005; 340 (1)