APLICAÇÃO DAS (BIO) ADSORÇÃO EM REMOÇÃO DE METAIS PESADOS

 

^*Dany G. Kramer^d; Francisco C. da Silva^a; Brismark G. Rocha^b; Geraldo B. C. Júnior^c; Aurean de P. Carvalho^e;

^* Corresponding Author. dgkcs@yahoo.com.br. + 55 84 32912411.

 

a. Pós Graduação em Engenharia Mecânica  - UFRN.

b. Universidade Estadual do Rio Grande do Norte. (UERN).

c. Departamento de analises clínicas  – UFRN, Brasil.

d. FACISA - Universidade Federal do Rio Grande do Norte,  (UFRN) – Santa Cruz-RN-Brasil.

e. IFTO – Instituto Federal de educação tecnológica  – Tocantins – Brasil.

 

Resumo

Os metais pesados representa micro contaminantes com elevada dificuldade para remover em solução aquosa. Entre as alternativas é utilizada nos processos de adsorção que têm algumas condições na alta eficiência de custo elevado e baixo. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo levar uma discussão teórica sobre o potencial de aplicação da biosorção para remover metais pesados em soluções aquosas. Para isso, foi realizada uma literatura sobre o assunto descritivo, e vários estudos têm sido em ênfase com diferentes tipos de adsorventes utilizados para este fim. Os adsorventes mais utilizados podem ser de origem vegetal (cana-de-açúcar e caju moídas, fibras de coco, serradura), uma substância sintética (hidroxiapatita) e animais (quitina e quitosano) e de agentes de microorganismos (bactérias e fungos). Vários estudos concluíram que fatores tais como pH, temperatura, tipo de metal e da massa adsorvente, pode favorecer o processo de (bio) adsorção dos metais pesados com um rendimento elevado, baixo impacto ambiental e vantagens económicas, devido ao seu menor custo.

 

 

1.            INTRODUÇÃO

 

O desenvolvimento urbano e industrial têm contribuído para a produção crescente de efluentes de variada composição química e biológica. Entre os contaminantes perigosos presentes, estão os metais pesados (Hg, Ag, Zn, Ni, Cd, Cu, Co, Pb and Fe), que são descartados no ambiente aquatic através de diversas fonts contaminantes (Moreira et al, 2009; Mureed et al 2012).

Estes elementos químicos apresentam grande mobilidade no meio ambiente e são biocumulatiovos, acarretando em riscos a saúde ambiental e humana, através de mudanças metabólicas e alterações gênicas que podem, em humanos provocar cânceres e morte (Albertini et al 2007; Krisnani et al, 2008; Moreira et al, 2009; Mureed et al 2012).

A remoção dos metais pesados dos efluentes é considerado um processo complexo e oneroso, uma vez que esses elementos encontram-se diluídos nos efluentes e os processos tradicionais apresentam eficiência adequada em alguns casos. Entre os processos utilizados na remoção de íons metálicos estão: troca iônica, precipitação química, eletrodiálise e osmose reversa (Calfa e Torim, 2007; Barros e Santos, 2006; Krisnani et al, 2008; Mureed et al 2012).

Dentre os processos que têm sido investigado é a adsorção envolvendo adsorventes naturais ou sintéticos que tenham capacidade de capturar o metal em solução. Entre as vantagens para este método estão: o baixo custo, alta eficiência e possibilidade de reuso do material (Monteiro et al, 2007; Kieling et al, 2009; Mureed et al 2012).

Monteiro et al (2007) definem a adsorção como um processo através do qual uma substância em meio gasoso ou líquido se liga a superfície de um material sólido. Neste contexto, a biosorção refere-se a utilização de adsorvente material natural, como biomassa vegetal (alga, cerragem ou resíduos agrícolas) ou microrganismos (bactérias e fungos) (Calfa e Torim, 2007; Chojnacka, 2010; Mureed et al 2012). Assim, esses materiais podem ser utilizados para remoção de metais pesados com possiblidade de reuso.

Neste contexto, o presente estudo objetivou discorrer sobre o potencial uso de biomateriais na remoção de metais pesados em efluentes.

 

2.            Remoção de metais pesados de efluentes

 

A.           Aplicação de microorganismos

A aplicação de microrganismos na remoção de metais pesados tem sido descrita na literatura, na qual bactérias, fungos e microalgas foram aplicadas para capturar cádmio, mercúrio, zinco e cobre (Ravikumar et al, 2012; Colak et al, 2011; Wei et al, 2011).

Segundo Colak et al (2011) afirmam que o uso de microrganismos mortos seria uma alternativa, pois estes não sofreriam influência do meio tóxico e não precisaria de fonte contínua de nutrientes em sua replicação. Sendo apontado pelos autores, que alguns microrganismos são mais resistentes, podendo serem usados na remoção de metais pesados. 

Monachese et al (2012) e Colak et al (2011) explicam que o mecanismo da adsorção desses íons químicos em solução, envolve a expressão de polos com cargas negativas na superfície da biomassa, neste caso especifico na estrutura celular do microrganismo, frequentemente associado a grupos carboxílicos. Assim o metal em solução poderá sofrer quelação, complexação, troca íonica ou precipitação (Wei et al, 2011). Conforme ilustrado na tabela 01, vários microrganismos tiveram seu potencial de aplicação na adsorção analisados.

 

 

Table 01: Microorganismos na bioadsorção de metais pesados em solução s

 

B.           Material lignocelulósico

Entre os materiais com grande potencial de uso para remoção de metais pesados, estáo os de origem vegeral, que são considerados em muitos casos refugos sem valor econômico, especialmente os resíduos agrícolas. Como exemplos freqüentes podem referir-se a serragem de madeira e resíduos fibrosos provenientes da agricultura (milho, castanha de caju, açúcar de cana, casca de laranja, casca de arroz e fibra de coco), e até mesmo várias espécies de macroalgas (Krishnani et al, 2008).

Esses materiais apresentam na sua composição estrutural lignocelulósica, grupos diferentes de produtos químicos (carboxilo, carbonilo, hidroxilo, amina e amida). Ao considerar as condições físicas e químicas desses grupos têm pontos de conexão para os metais em solução (Santos et al, 2011).

De fato, vários estudos têm demonstrado que a biomassa de origem vegetal tem ampla aplicação na remoção de metal, por apresentam grande disponibilidade, baixo custo e alto rendimento, sendo alguns casos apresentados na tabela 02.

 

Tabela 02: biomassa vegetal utilizada na biosorção de metais pesados.

Metal	Biomassa	Resultados	Referencia
Cd	Bagaço de cana e serragem	Apresentaram bom rendimento e baixo custo.	Albertini, Carmo & Prado (2007)
Cr, As, Ni	Fibra de coco	As, Cr e Ni com remoção superior a 60%; Baixo custo e reutilizável	Wu et al (2012)
Pb	Fibra de coco	A remoção superior a 90%; Economicamente viável;	Monteiro et al (2007)
Cr	Palha de arroz	Remoção superior a 90%;	Kieling et al (2009)
Ni, Zn, Cd, Mn, Co, Cu, Hg and Pb	Palha de arroz	Economicamente viável; Reutilizável	Krishnani et al, (2008)
Cr	Resíduos de laranja	Melhor capacidade de tratamento químico de resíduos. ambientalmente aplicável.	Souza et al (2012)
Zn, Cd, Pb, Ni and Cu	Bagaço de caju	Remoção superior a 80%; Ambientalmente aplicável.	Moreira et al (2009)
Cd, Zn, Cu and Pb	Alga marinha (C. vermilara, S. insignis, A. armata, A. nodosum)	Biomassa reutilizados; Baixo custo;	Romera et al (2007)
Ni, Cr and Co	Folha de bananeira	Ni e Co remoção superior a 60%; Baixo custo e possível reuso	Babarinde et al (2012)

 

            Estudos revelaram outros biomateriais potencialmente úteis para a remoção de metais pesados, entre os quais a apatita (hidroxiapatite e fluoropatite) e quitina / quitosano, que são encontrados em organismos vivos e foi produzida para o propósito de aplicação na remoção de metais pesados, é possível observar combinação destas substâncias com outros polímeros, tais como o poliuretano ou o álcool polivinílico.

 

Tabela 03: Biomassa de outras fonte, utilizadas na biosorção de metais pesados.

Metal	Biomassa	Resultados	Referencias
Cu e Zn	hidroxiapatita	Remoção superior a 90%	Ramesh et al (2012)
Cu	Composito (quitosana/hidroxiapatita)	Considerado satisfatório	Gandhi et al (2011)
Pb, Co and Ni	Composito (quitosana/hidroxiapatita)	Remoção superior a 90%	Gupta et al (2012)

 

Conclusões

 

O uso de massa absorvente de planta, animal ou sintética tem alta visibilidade dentro da adsorção, devido à sua capacidade de reutilização, de baixo custo e alta eficiência na implementação. No entanto, a seleção depende de inúmeros fatores a considerar, tais como a disponibilidade da biomassa, de baixo custo, ion metálico e as condições físico-químicas do processo de adsorção que podem influenciar positivamente ou negativamente o processo de adsorção. Assim, novos estudos deverão ter como principal materiais considerados como resíduos sem aplicação económica e contribuir para degradar o meio ambiente, para melhorar os processos de remoção de metais pesados de efluentes, que causam tanto dano ao meio ambiente.

 

 

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