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Remoção do corante Remazol Black b pelo uso da biomassa mista de Aspergillus niger e capim elefante

Publicado em 23/02/2017 às 10:19:43

Resumo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de remoção do corante Remazol Black B, a partir de uma solução aquosa sintética, utilizando biomassa mista de Aspergillus niger e Capim elefante (Pennisetum purpureum Schum), em diferentes condições de temperatura (30, 40 e 50 ± 2 ºC), em concentrações na faixa de 25 a 85 mg•L-1 e tempo de 0 a 160 min. O estudo cinético foi caracterizado pelo modelo de pseudossegunda ordem. O modelo de isoterma de Langmuir apresentou o melhor ajuste a técnica de linearização e apresentou capacidade de adsorção máxima de 9,645 mg•g-1. A espontaneidade da reação de adsorção foi obtida pela energia livre de Gibbs. O estudo termodinâmico indicou que a adsorção foi favorável e espontânea, e que o aumento da temperatura provoca redução da capacidade adsortiva.

Introdução

O setor têxtil possui grande relevância dentro da economia internacional, nacional e regional, sendo um forte gerador de empregos (Leão et al., 2002). No Brasil a região sudeste é a maior detentora dessas indústrias, seguida pelas cidades do agreste pernambucano que representam juntas o 2º polo têxtil do país, destacando-se a cidade de Toritama que representa 16% da produção nacional de jeans. O Agreste de Pernambuco concentra cerca de 240 lavanderias distribuídas nas cidades de Caruaru, Riacho das Almas, Toritama e Vertentes, sendo que, 89 encontram-se em Caruaru. Ao todo, em Pernambuco, são 20 mil empresas na cadeia têxtil, gerando 150 mil empregos diretos e indiretos(Sebrae, 2014; Leão et al., 2002).

O crescimento do setor têxtil leva a uma preocupação com a degradação ambiental, tendo em vista que durante toda a sua cadeia produtiva o setor consome elevadas quantidades de água, corantes e outros produtos químicos (Paschoat; Tremiliosi, 2005). Com isso, são gerados grandes volumes de efluentes com composição variada (Dellamatrice et al.,2010; Correia et al.,1994) causando mudanças na qualidade da água e alterações dos ciclos biológicos (Lampert et al., 2007).

No mundo aproximadamente 10.000 tipos de corantes são produzidos em escala industrial, e destes, cerca de 2.000 apresentam-se disponíveis para a indústria têxtil. No Brasil, de aproximadamente 20 toneladas por ano de corantes consumidos por essa indústria, 20% são descartados como efluentes. A principal causa desse descarte deve-se a fixação incompleta dos corantes à fibra durante o processo de tingimento (Dellamatrice et al.,2010; Dallago; Smaniotto, 2005).

Corantes têxteis utilizados atualmente são compostos orgânicos sintéticos, cuja finalidade é conferir coloração a determinadas fibras, sejam elas sintéticas ou naturais. Apresentam em sua estrutura dois componentes principais: o grupo cromóforo, conjunto de átomos que absorvem a radiação e confere coloração a fibra, devido a ligações duplas conjugadas como: nitro, nitroso, azo e carbonila e o grupo funcional que permite a fixação na fibra dos tecidos (Aksu; Tezer, 2000; Vaghetti et al.,2009).

A problemática no tratamento de efluentes têxteis deve-se a presença de resíduos oriundos principalmente da etapa de tingimento, que apresentam coloração ainda muito intensa e baixos níveis de degradação (Bahorsky, 1997). A presença dessas substâncias nos efluentes impossibilita a passagem da luz solar, diminuindo assim a atividade fotossintética natural, o que reduz a oxigenação da água, além de torná-la imprópria para o consumo humano e sobrevivência de organismos existentes (Durrant, 2003).

O tratamento inadequado dos efluentes têxteis pode, além de alterar a qualidade da água, permanecer por cerca de 50 anos no ambiente, oferecendo riscos à estabilidade dos ecossistemas aquáticos e à saúde pública (Banat et al.,1996). Um dos grandes problemas ambientais enfrentados pelo setor, está relacionado ao tratamento e eliminação desses efluentes, considerando, que os mesmos apresentam diferentes grupos funcionais inclusive anéis aromáticos, que são bastante estáveis e de baixa biodegradabilidade (Durrant, 2003). Nesse contexto as leis de controle ambiental vêm determinando limites cada vez mais rigorosos para os rejeitos que podem contaminar as águas, devendo as indústrias adequarem-se à nova realidade legal, tratando seus efluentes líquidos de forma a enquadrá-los conforme a Resolução CONAMA 430/2011 (Brasil, 2011). A preocupação e as exigências com a qualidade e tratamento do ambiente atingido por efluentes contaminados leva a busca por novas alternativas de descoloração (Daltin, 1996).

Os processos de tratamento podem ser divididos em três categorias: químicos, físicos e biológicos (Kunz et al.,2002). Dentre estas categorias diversas técnicas são empregadas na descoloração de rejeitos como a adsorção, precipitação, degradação química, eletroquímica, fotoquímica, biodegradação, floculação, entre outras (Paschoat; Tremiliosi, 2005). Alguns desses tratamentos adotados como os sistemas físico-químicos apresentam grande eficiência na remoção da cor, mas geralmente tem custo elevado (SOARES et al.,1998). O tratamento biológico é uma alternativa muito acessível economicamente quando comparado com outros processos físicos e químicos, porém, suas aplicações encontram restrições, por requererem grande extensão de área, tornando-se assim ineficientes no que diz respeito aos corantes reativos e alguns corantes ácidos (Lampert et al., 2007; Knapp; Newby, 1999).

A adsorção é um dos processos de tratamento que apresenta, atualmente, grande desenvolvimento. Envolve a adesão de moléculas do fluido (adsorbato) na superfície sólida do adsorvente, sendo uma alternativa eficiente e econômica no tratamento (Leal et al.,2004). A técnica de adsorção explora a propriedade de certos sólidos em concentrar em sua superfície determinadas substâncias existentes em soluções líquidas ou gasosas, permitindo assim separá- las dos demais componentes dessas soluções(Demirbas, 2008). Em relação a outros métodos, este processo de tratamento apresenta algumas vantagens como a remoção completa ou parcial de corantes tanto de soluções diluídas quanto de concentradas, baixo custo quando comparada a outras técnicas, biodegradabilidade dos adsorventes, reutilização de águas e de alguns adsorventes (Lampert et al., 2007).

Pesquisas sobre a utilização de diferentes adsorventes têm sido impulsionadas pela busca de alternativas que apresentem baixo custo e alta eficiência (Demirbas, 2008; Babel; Kurniawan, 2003). Os adsorventes podem ser substâncias naturais ou sintéticas que interagem com adsorbatos através das superfícies de seus poros. Um dos adsorventes mais utilizados é o carvão ativo, que apresenta superfície micro porosa com alto poder de adsorção, porém com uso limitado pelo alto custo e necessidade de regeneração (Yang, et al., 2000).

Quando os resíduos agrícolas ou da agroindústria ou micro-organismos são utilizados como adsorventes eles passam a ser chamados de biossorventes. A grande vantagem dos biossorventes quando comparados aos adsorventes sintéticos é a de serem abundantes por sua origem natural e por serem, em muitos casos, resíduos de produtos agrícolas, não apresentando assim grande valor econômico. Devido a sua estrutura fibrosa, os sítios ativos dos biossorventes vegetais, se encontram mais disponíveis para a adsorção de espécies químicas (adsorbato), o que os torna comparáveis a adsorventes sintéticos comerciais (Soares et al.,1998; Babel; Kurniawan, 2003; Chaves et al.,2008).

Dessa forma, o presente estudo teve por objetivo avaliar a capacidade de remoção do Remazol Black B, a partir de uma solução aquosa sintética, utilizando biomassa mista de Aspergillus niger e Capim elefante (Pennisetum purpureum Schum). O estudo avaliou a influência de tratamentos químicos sobre a cinética e o equilíbrio do processo adsortivo assim como os parâmetros termodinâmicos do sistema.

Autores

Iranildo José Cruz; Liliane Martins Marques; Karina Carvalho de Souza; Valmir Felix de Lima; Olga Martins Marques e Agrinaldo Jacinto do Nascimento Junior.

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