Resumo
Este trabalho analisou o processo de adsorção de cobalto usando folhas de bananeira em pó (0,063 mm) como bioadsorvente. Os ensaios de adsorção foram realizados em batelada, usando cinco diferentes concentrações de solução aquosa de nitrato de cobalto II [Co(NO3)2] e 10 g do biossorvente, em pH 6, a 25 ± 2 ºC, a 150 rpm e por 18 h. Os modelos das isotermas de Freundlich e Langmuir foram utilizados para o estudo do equilíbrio e a determinação da capacidade de adsorção do sistema. Verificou-se, pela análise dos resultados obtidos, que o percentual máximo de remoção de cobalto pelo biossorvente foi de 95,1%. Quanto ao equilíbrio de adsorção, a classificação da isoterma de adsorção, na sua forma e curvatura é do tipo S, no subgrupo 3. Entre os dois modelos de isotermas empregadas, o de Langmuir foi o que melhor ajustou os resultados (R2 = 0,9723); RL = 0,972155), indicando uma capacidade de adsorção máxima de 0,08591 mg.g-1. Provavelmente, grupos hidroxila, presentes na composição das folhas de bananeira, tiveram maior influência na separação. Por fim, pelo valor da energia livre de Gibbs, -2,688 kJ/mol, pode-se estabelecer que o processo de adsorção, para o sistema estudado, é espontâneo e físico.
Introdução
A água é um dos principais recursos naturais existentes no planeta. É essencial à vida, além de ser um bem que gera riqueza na comunidade. É cada vez mais escassa, devido ao aumento da população mundial e às alterações climáticas nos dias de hoje. Nesta perspectiva, o uso equilibrado e racional da água torna-se cada vez mais importante (SOUZA et al, 2018). A poluição das águas, seja por efluente doméstico ou industrial, são cada vez mais frequentes, se tornando um fator preocupante, pois representam um potencial de risco para os seres vivos de uma forma geral, com isso a busca de novas tecnologias para o tratamento de efluentes tem sido contínuo.
Segundo Marichelvam e Azhagurajan (2018), a indústria de biomassa apresenta uma alternativa viável no tratamento desses efluentes. Um tipo de biomassa que vem ganhando destaque no cenário nacional, na última década, é a biomassa vinda das plantações de bananas.
As bananeiras podem ser plantadas tanto em planícies ou morros, onde desperta grande interesse dos agricultores. É um vegetal herbáceo gigante, que apresenta pseudocaule aéreo originário do rizoma (caule subterrâneo, onde todos os órgãos se apoiam direta ou indiretamente), de onde crescem gemas laterais, filhos ou rebentos. As folhas apresentam uma distribuição helicoidal e as bainhas foliares circundam o caule originando o pseudocaule que vai do pecíolo a superfície do solo (SOTO, 1992; MOREIRA, 2001). O desenvolvimento das folhas é iniciado a partir do ponto de crescimento do rizoma, em que a gema apical pode gerar de 30 a 70 folhas, dependendo do cultivar, sendo simultânea a formação da folha e da gema lateral de brotação. O aparecimento de uma nova folha ocorre a cada 7 a 11 dias e cada folha tem vida útil de 100 a 200 dias. As folhas são compostas de bainha longa, reta, com bordos retilíneos, salvo nas extremidades, pecíolo, limbo foliar dividido pela nervura central em dois semi limbos, nervuras e aguilhão (ou pavio). As bainhas das folhas da bananeira têm grande importância, pois são elas que formam o pseudocaule e o sustentáculo do cacho (BORGES et al., 2000).
Segundo a Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI), em Santa Catarina há aproximadamente 3.700 produtores de banana, sendo o estado o terceiro maior produtor da cultura da banana do país. No litoral norte do estado encontram-se 87% das áreas cultivadas. A safra catarinense de banana de 2014 foi de 703,243 mil toneladas (EPAGRI, 2019).
Um estudo desenvolvido por Boniolo et al. (2010) mostrou o potencial de aplicação das cascas de banana como biossorvente de íons de urânio. Os autores descrevem que os principais grupos responsáveis pela adsorção pela casca de banana são os grupos carbonila e hidroxila presentes em toda estrutura de carboidrato da casca de banana na forma de celulose, hemicelulose, lignina e derivados que totalizam uma carga negativa favorável para fixação dos íons metálicos de carga positiva. A importância dos pequenos grãos ou pó sobre seu poder adsorvente, é proveniente da alta área superficial e da presença de uma variedade de grupos funcionais em sua superfície.
Além do urânio, o consumo de produtos contendo cobalto, níquel, entre outros está crescendo exponencialmente e, consequentemente, a demanda mundial por tais metais está aumentando de forma progressiva enquanto fontes primárias estão sendo exauridas, levando a uma rápida diminuição de suas fontes não renováveis (LI et al., 2009). Níquel e cobalto são metais de grande importância, pois são utilizados na confecção de produtos como: superligas, catalisadores, reagentes químicos, ligas metálicas e na produção de baterias que são empregadas, em grande parte, em eletrônicos como celulares e computadores portáteis. Estes produtos, depois de certo tempo de utilização, geram um descarte expressivo de níquel e cobalto que, por sua vez, possuem alto valor agregado (NAYL, 2010).
Como geralmente o cobalto presente em solução está na forma de cátions, é necessária a presença de grupos aniônicos na superfície do adsorvente (MIMURA et al., 2010). De fato, subprodutos agrícolas são geralmente compostos de lignina e celulose, podendo conter também outros grupos funcionais polares, como álcoois, cetonas, carboxilas, aldeídos, fenóis e ésteres. Esses grupos são capazes de criar ligações com metais pesados, doando um par de elétrons para formar complexos com os íons metálicos em solução (PAGNANELLI et al., 2003). O íon cobalto Co2+ e o íon hidratado [Co(H2O)6]2+ podem ser encontrados em muitos compostos simples, sendo o íon hidratado estável em água. Em contraste, os compostos mais simples contendo Co3+ são oxidantes e relativamente instáveis, contudo, os complexos de Co3+ são numerosos. O íon Co2+ apresenta elétrons desemparelhados no subnível d e podem apresentar geometrias tetraédricas ou octaédricas (LEE, 1999). O elemento cobalto pertence ao grupo 9 da tabela periódica, e apresenta diversos estados de oxidação, sendo eles: I, II, III, IV, V e VI (BERNHARDT e LAWRANCE, 2003). Os estados de oxidação (II) e (III) são os mais importantes para o cobalto (LEE, 1999). Distintos processos experimentais são descritos para a remoção de Co2+ em soluções, tais como uso do Cyanex 272 (ácido 2,4,4-trimetil-pentil fosfínico) em pH 7,2 (BARANDAS et al., 2007); emprego de plantas das espécies Erica andevalensis, Juncusacutus, Agrostiscastellanae Nicotiana glauca (FREITAS et al., 2009); zeólitas do tipo clinoptilolita e bactérias das espécies Bacillussubtilis, Bacilluscereus, Bacillusfirmus, Bacillusfusiformis, Bacillusmacroides, Bacilluslicheniformis, Pseudomonas spp., Shewanella spp. Acidithiobcilluscaldus, Leptospirillum spp.,Ferroplasma spp., e Sulphobacillus spp. (MAMBA et al., 2009); utilização de argilas (PAYNE et al., 2009); precipitação química (SOYLAK e BALGUNES, 2008) entre outras.
Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso folha de bananeira em pó como material adsorvente para a remoção de íons cobalto, em solução aquosa 0,1 mol.L-1 de nitrato de cobalto II [Co(NO3)2].
Autores: Jorge Luiz Ripari; Ana Paula Kurek; Ana Paula Testa Pezzin e Sandra Helena Westrupp Medeiros.
