Remoção de Cromo Hexavalente via Adsorção em Casca de Passiflora edulis (Maracujá Amarelo)

Emerson de Souza Pereira, Diógenes Felipe Vicente¹, 

Adriano Estevam Caldeira¹, Douglas Pinto de Toledo¹,
Daniele de Lacassa Leite1, Paulo Roberto da Silva Ribeiro1, 

Guilherme Dognani2, Marcos Roberto Ruiz*1,2

Resumo

A poluição dos recursos hídricos e seus impactos ambientais são uma preocupação mundial, milhões de toneladas de resíduos são depositados no solo e nos rios. Os números indicam que em menos da metade desses resíduos é realizado algum tipo de tratamento adequado para eliminação. A possibilidade de remoção de metais pesados por biossorção é vantajosa devido ao processo de baixo custo, outra vantagem é a eficiência de remoção e a possibilidade de reutilização da biomassa, para isso neste trabalho foi utilizada casca de maracujá-amarelo. Passiflora edulis, comumente conhecida como maracujá-amarelo, é cultivado em grande escala no Brasil e é de grande importância econômica sendo amplamente utilizados in natura e em forma processada como um suco concentrado. As cascas dos frutos de maracujá foram tratadas para realização dos testes de adsorção de cromo. Os testes com pH 5,5 indicaram uma remoção de cromo em torno de 30%, outros testes também foram realizados variando a concentração de pectina com ácido cítrico, mas os resultados foram muito semelhantes aos obtidos com apenas biomassa. Os melhores resultados foram encontrados com pH em torno de 2, concentração de 20ppm de dicromato de potássio e 15g/L de biomassa, sem agitação e repouso durante 24 horas atingindo 66,5% de remoção. Assim, propomos um novo material de biomassa para a adsorção de cromo baseada em farinha de casca de maracujá com baixo custo e alta eficiência.

Palavras-Chave: Cromo Hexavalente; Maracujá Amarelo; Pectina.

HEXAVALENT CHROMIUM REMOVAL BY ADSORPTION IN Passiflora edulis PEELS (YELLOW PASSION FRUIT)

Abstract

Pollution of water resources and their environmental impacts are a concern worldwide, millions of tons of waste are deposited in the soil and rivers. Numbers indicate that less than half of these wastes is performed some sort of treatment suitable for disposal.  The possibility of removal of hexavalent chromium by ion biosorption is advantageous due to the low cost process, another advantage is the removal efficiency and the possibility of reuse of the biomass, hence was used passion fruit peel. Passiflora edulis, commonly known as yellow passion fruit, is cultivated on a large scale in Brazil and it is of agronomic importance because the fruits are widely used as available or in a processed form as a concentrated juice. The Passion fruit pell was treated which was used for all the tests related to chromium adsorption. The tests with pH 5.5 indicated a chrome removal around 30%, other tests were also carried out varying the pectin concentration with citric acid, but the results were very similar to those obtained with biomass only. The best results were found with pH around 2, concentration of 20ppm of potassium dichromate and 15g/L of biomass, without agitation and rest for 24 hours reaching 66.5% of removal. Thus, we propose a new biomass for chromium adsorption based in passion fruit peel flour with low cost and high efficiency. 

Keywords: Hexavalent Chromium; Passion Fruit; Pectin.

• Introdução

A poluição por metais é um dos maiores problemas ambientais dos dias atuais, a maioria destes metais são os conhecidos metais pesados, como Cádmio (Cd), Mercúrio (Hg) e Cromo (Cr) os quais apresentam um alto potencial de risco para a saúde humana e animal, a exposição prolongada à pequena quantidade destes metais podem provocar problemas como o câncer, problemas renais, no sistema reprodutivos e no sistema nervoso [,]. Os metais pesados constituem um grupo de aproximadamente 40 elementos, são considerados metais pesados quando em sua forma elementar tem uma densidade similar ou maior que 5 g/cm3 []. Cromo é um dos mais importantes metais pesados que existem, isso se deve a diversas aplicações de seus compostos na indústria moderna resultando na descarga de grandes quantidades de resíduos deste elemento no meio ambiente. As principais fontes de contaminação com íons de cromo são efluentes da indústria de galvanização e curtumes [,]. 

O uso de sobras de alimentos como biomassa para a remoção de metais foi desenvolvido por vários pesquisadores, como o uso de cascas de arroz []; cascas de banana e maçãs []; biomassa de turfa []; resíduo de serragem []; cascas de coco e fibras prensadas [] e até mesmo casca de maracujá para remoção de níquel e chumbo []. Neste sentido, foi usada a casca de maracujá amarelo para remoção de cromo hexavalente.

Passiflora edulis, comumente conhecido como maracujazeiro amarelo, é cultivado em grande escala no Brasil sendo o maior produtor e exportador dessa fruta, isso faz com que ele tenha uma grande importância econômica e agronômica, sendo usada de forma in natura ou industrializada como suco concentrado gerando como resíduo cascas e sementes [,]. A casca do maracujá amarelo é basicamente composta por carboidratos, proteínas, niacina (vitamina B3), ferro, cálcio, fósforo e rico em pectina [,], na Tabela 1é possível observar os resultados da composição centesimal da casca de maracujá obtidos em três diferentes trabalhos. A pectina é um complexo de polissacarídeos, derivado da parte interna da casca do maracujá. Essa pectina tem a capacidade de se ligar com metais pesados como Pb, Cu, Co, Ni, Zn, Cd bem como com alguns outros metais (Ba, Zn, Sr, Mn, Mg) []. Isso pode ser explicado pela formação de pectatos, que são compostos formados devido a ligação dos íons capturados com a estrutura da pectina pelos grupos hidroxila da matriz de polissacarídeo e/ou grupos carboxílicos do ácido galacturônico (produto da oxidação de polissacarídeos) com os metais catiônicos []. Considerando isso, busca-se então avaliar a capacidade de adsorção da casca de maracujá amarelo para a remoção de cromo hexavalente, buscando desenvolver uma nova alternativa para descontaminação de águas com baixo custo, aliando o benefício econômico e ambiental a partir do uso de resíduo sólido agroindustrial. 

Tabela 1- Constituição da casca de maracujá.

• Objetivo

Analisar a eficácia da casca do maracujá amarelo (Passiflora edulis) como material adsorvente de íons metálicos de cromo presentes em meio aquoso, bem como estimar sua relação com o pH da solução.

• Metodologia 

O maracujá foi adquirido por meio de doações de agricultores e produtores de suco de Presidente Prudente-SP. As cascas foram preparadas de acordo com a Figura 1, onde foram lavadas com água destilada para remover materiais estranhos, as cascas foram então cortadas manualmente em pequenos pedaços e depois secas a 70°C em estufa de circulação de ar por 24 horas. Após as cascas secas, foram trituradas utilizando um moinho de facas Marconi modelo MA 340, e peneiradas com a utilização de uma mesa vibratória de peneiras para uma granulometria de 48 mesh para que se obtivesse uma fina farinha da casca do maracujá, a qual foi usada para a realização das análises de adsorção. Além da farinha de maracujá formam também realizados testes com a cinza da casca, para isso os pedaços da casca foram calcinados em mufla a 550°C por 2h.

Figura 1 – Preparação da farinha de casca de maracujá amarelo.

Como fonte de cromo foi utilizado uma solução estoque de Dicromato de potássio (K2Cr2O7, Cinética Ind.) na concentração de 1000mg/L, dissolvendo 2,830 g de sal (previamente seco a 105 °C por 1h) em 500 ml de água destilada. A solução estoque foi então diluída para uma solução de trabalho na concentração de 20 mg/L. Para os testes de adsorção foram adicionadas 15 g da farinha da casca de maracujá na solução, esta foi mantida em repouso por 24h e subsequentemente foi filtrado. Na amostra filtrada adicionou-se 10% de Ácido clorídrico concentrado (HCl 37%, Synth®) em chapa de aquecimento na temperatura de 150 ºC para a digestão da farinha, após a digestão a amostra foi novamente filtrada e avolumada para 100 mL. 

A determinação da concentração de cromo foi realizada por espectrofotometria absorção atômica modalidade chama comprimento de onda 425 nm, LCO multielementar com fenda de 0,2 mm, utilizando um Espectrofotômetro de Absorção Atômica. Foram também realizadas análises por meio de um Espectrômetro de Emissão Óptica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES) com visão radial (Vista PRO-CCD, Varian), com potência aplicada de 1,3 kW e vazão de nebulização de 0,6 L.min-1.

• Resultados 

A remoção do cromo nas soluções estudadas por meio de análise de espectrofotometria é mostrada na Figura 2. Observasse o valor máximo de remoção na segunda semana com 36 % de remoção, este ensaio foi realizado mantendo o pH em 5,5.

Figura 2 – Remoção de cromo utilizando a farinha da casca em função do tempo.

Após os testes iniciais utilizando 5 gramas da biomassa da casca de maracujá forma realizadas análises com 15 gramas do material para as duas primeiras semanas, este ensaio foi conduzido em pH próximo a 2. Na Figura 3 é possível verificar o aumento significativo de remoção do metal na solução estudada, o valor mais alto de remoção foi alcançado com a concentração de cromo em 20 ppm. 

Figura 3 – Remoção de cromo por 14 dias com 5g e 15g do material absorvente.

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