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Sustentabilidade agroindustrial: Processos Oxidativos Avançados (POA) utilizando bioadsorventes brasileiros

Resumo

O objetivo deste trabalho foi avaliar bioadsorventes originários de resíduos agroindustriais brasileiros (casca de banana e mandioca) a serem utilizados na eliminação do poluente modelo azul de metileno (MB). Foram estudados neste contexto o processo de adsorção em diversas condições experimentais (temperatura de 25 a 50°C, massa do bioadsorventes variando de 0,5 a1,0 g), assim como a modelagem cinética utilizando três diferentes modelos: pseudoprimeira ordem, pseudosegunda ordem e difusão intrapartícula. Foi estudado posteriormente os Processos Oxidativos Avançados (POA) UVc-AC eUV-C/Casca em diferentes condições(temperatura de 25 a 50°C, e potência da lâmpada 11 a 33 W). Os resultados obtidos foram promissores, onde os melhores resultados nos processos de adsorção foram aqueles utilizando o bioadsorvente casca de banana, com uma massa de 0,5 g e uma temperatura de 50 °C. Para os POAs utilizados, a melhor cinética de degradação do MB foi na condição C4 (55°C, 33 W) utilizando o resíduo casca de banana, mostrando um resíduo agroindustrial satisfatório e eficiente á ser aplicado em combinação com o UV, contribuindo para a sustentabilidade agroindustrial e para a melhoria dos parâmetros de qualidade da água.

Introdução

O agronegócio passou a ser o principal componente da pauta das exportações e vem contribuindo para o equilíbrio da balança comercial brasileira. Com ele temos uma vasta quantidade e diversidade de resíduos originários da agroindústria e do agronegócio brasileiro. Os principais resíduos gerados no processamento de frutas e hortaliças, por exemplo, por exemplo, são a casca, caroço ou sementes e bagaço (Vieira filho e Fishlow, 2017).

O setor bananeiro ocupa lugar de destaque no cenário socioeconômico brasileiro e contribui com uma grande porcentagem do valor da produção dos principais produtos agrícolas. É a fruta mais consumida no mundo, tanto pelas classes privilegiadas como pelas menos favorecidas (Aguiar, 2006). Por outro lado, a mandioca (Manihot suculenta Crantz) é raíz mais consumida em todo o Brasil, cultivada em todos os estados do país e apresenta grande importância na alimentação brasileira, gerando igualmente uma quantidade enorme de resíduos (Iheukwumereet al., 2008).

Os corantes químicos artificiais são compostos sintéticos com uma cor específica que pode ser quimicamente ligada ao substrato (por exemplo, fibra, papel, tecido) para fornecer uma cor bonita. Eles têm sido aplicados em vários campos do setor industrial (por exemplo, têxtil, papel, impressão, plásticos, couro) e na vida diária (por exemplo, alimentos, bebidas, medicamentos, cosméticos, produtos pessoais) (Panget al., 2019; Liet al., 2019).As moléculas de corantes nas águas residuais levam à mutagenicidade, carcinogenicidade e disfunção do rim, fígado, cérebro, sistema reprodutor e sistema nervoso central dos seres humanos (Zhouet al., 2019).

Por isso, a remoção destes corantes antes do descarte do efluente industrial tem grande relevância do ponto de vista ambiental. O descarte responsável desses corantes é um grande desafio, processos de tratamento mais eficaz e economicamente eficiente precisam ser desenvolvidos. Essa tarefa é desafiadora, pois as concentrações dos corantes em águas residuais precisam ser muito baixas antes da liberação no meio ambiente (Islamet al., 2019).

Águas residuárias contendo corantes apresentam características de composições complexas e variáveis, grande descarga com ampla distribuição de moléculas de corantes dissolvidas que são difíceis de serem degradadas (Yagubet al., 2014). Se essas águas residuais forem descartadas sem tratamento, causarão sérios danos ao meio ambiente (SANTHOSH et al., 2016). Em particular, o azul de metileno (MB -methylene blue),composto aromático heterocíclico com uma fórmula molecular C16H18N3SCl é um corante catiônico característico que tem sido amplamente utilizado em indústrias como o tingimento de algodão, acrílico, cânhamo, seda, papel e tintas de fabricação devido à sua excelente solubilidade em água e estabilidade de cor (Fadilhhadet al., 2019; Zhanget al., 2011). Dados da Organização Mundial da Saúde (OMS) classificaram o azul de metileno como contaminantes prioritários (Ezzatahmadiet al., 2017).

O processo de adsorção tem sido amplamente aplicado para descoloração da água em comparação com outras técnicas de tratamento físico-químico (De Souza et al., 2018). Estudos com a substituição dos convencionais carvões ativados por adsorventes naturais ou bioadsorventes a partir de resíduos da agroindústria como sementes de mamão, grãos de café, casca de coco, cascas de banana, batata e pepino, estão sendo aplicados para a remoção de poluentes da água (Shootoet al., 2019).

Em paralelo também nota-se nas últimas décadas, esforços de pesquisa no desenvolvimento de tecnologias mais eficazes para remover poluentes orgânicos persistentes provenientes de águas residuais. Entre estes processos destacam-se os Processos Oxidativos Avançados (POA’s), capazes de gerar radicais hidroxila em quantidades suficientes para oxidar as substâncias químicas presentes em efluentes. Os POA’s são oferecidos como uma alternativa aos métodos de oxidação convencionais e são baseados na geração de radicais hidroxila (• OH) (Flouretet al., 2018) e demonstram ser métodos de tratamento eficazes para degradar materiais persistentes quando os tratamentos convencionais não atingem a eficácia necessária. Estes processos podem ser heterogêneos ou homogêneos, e utilizar ou não a radiação UV (Habibet al., 2020).

Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi elaborar bioadsorventes a partir de resíduos agroindustriais brasileiros (casca de banana e de mandioca); investigar a eficiência destes materiais no processo de adsorção e em Processos Oxidativos Avançados (POA)para a eliminação do poluente modelo corante azul de metileno.

Autores: Juliano Penteado de Almeida. Taynara Alvares Martins; Maria Carolina de Almeida; Isabely Crysis Gonçalves Lopes; Isabela Ferreira Moreno e Tatianne Ferreira de Oliveira

 

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