Casca De Banana

Uso das cascas de banana na biossorção de íons de urânio

Milena Rodrigues Boniolo a*, Mitiko Yamaura a, Raquel Almeida Monteiro a

a Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares – IPEN/CNEN-MCT

Centro de Química e Meio Ambiente - CQMA

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*Autor para a correspondência: [phone] [e-mail]

Palavras chave: biomassa residual, remoção de urânio, biossorvente

Título abreviado: Biossorção de urânio

ABSTRACT

Banana pith was characterized by Infrared Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy, and investigated as a low cost biosorbent for the removal of uranium ions from nitric solutions. Influences of the following parameters were studied: adsorbent particle size and contact time. The Langmuir and Freundlich linear isotherm models were applied to describe the adsorption equilibrium. The adsorption process was described better by the Freundlich equation. The adsorption capacity at equilibrium of uranium ions was determined from the Langmuir equation, and it was found 11.50 mg.g-1 at 25 ± 2ºC. This study showed the potential application of the banana pith as biosorbent of uranium ions.

RESUMO

Cascas de banana foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e microscopia eletrônica de varredura, e investigadas como biossorvente de baixo custo para a remoção de íons de urânio provenientes de soluções nítricas. A influência dos seguintes parâmetros foi estudada: tamanho das partículas do adsorvente e tempo de contato. Os modelos de isotermas lineares de Langmuir e Freundlich foram aplicados para descrever o equilíbrio de adsorção. O processo de adsorção foi melhor descrito pela equação de Freundlich. A capacidade de adsorção no equilíbrio foi determinada pela equação de Langmuir, e o valor encontrado foi 11.50 mg.g-1 a 25 ± 2ºC. Este estudo mostrou o potencial de aplicação das cascas de banana como biossorvente de íons de urânio.

1. INTRODUÇÃO

Nas últimas décadas, têm sido observadas inúmeras situações que colocam em risco a biodiversidade do planeta. Além disso, ocorrem alertas a respeito da escassez qualitativa e quantitativa da água potável no mundo, assunto estes que deixaram de ser apenas de interesse da comunidade cientifica (Moraes & Jordão, 2002; Junior & Malheiros, 2005).

Já é estabelecido que diversas descargas industriais contêm substâncias que podem não ter efeito agudo, mas que são capazes de reduzir, a médio e longo prazo, a sobrevida de um organismo via danos no genoma de células somáticas e germinativas (Tiburtis & Zamora, 2004).

O crescente desenvolvimento da energia nuclear leva à expansão dos setores do ciclo de combustível nuclear, no entanto, conduz a problemas de segurança e surge a necessidade de controle dos despejos e tratamentos dos efluentes radioativos (Rubens et al. 1998).

Outro aspecto pertinente são as rochas fosfatadas, que por possuírem concentrações significativas de urânio, tório e rádio e serem utilizadas como matéria prima de fertilizantes justificam um estudo para sua melhor disposição do fosfogesso, um subproduto que permanece estocado nas minas e além de provocar drenagem ácida e possível contaminação de lençóis freáticos, apresenta radioatividade, causada pela presença do elemento rádio, produto de decaimento do urânio (U-238) e do tório (Th-232) (Bragança et al. 2003; Lapido 2002).

Para serem viáveis, as tecnologias de tratamento de águas residuárias devem apresentar baixo custo operacional e eficiência na capacidade de remoção dos poluentes. É principalmente por este motivo que estudos envolvendo a biomassa residual para tratar efluentes têm despertado grande interesse nos últimos anos (Kadirvelu & Namasivayam 2003a; Yamaura et al. 2004). Trata-se de um material natural praticamente sem custo, abundante e que apresenta capacidades adsortivas por metais (Sekar et al. 2004; Boniolo et al. 2008), e compostos orgânicos (Kadirvelu 2003b).

O Brasil destaca-se como um dos três maiores produtores e consumidores mundiais de banana, com uma produção anual de cerca de seis milhões de toneladas. No entanto, também é o país com o maior índice de desperdício. As perdas anuais variam de 20% a 40% da produção nacional, o que equivale a mais de dois bilhões de dólares (Silva et al. 2003).

O uso da casca de banana como adsorvente reduz o impacto ambiental de duas formas, ou seja, a biomassa residual que muitas vezes torna-se um poluente pelo acúmulo é retirada do local onde é gerada ou depositada e as águas residuárias podem ser tratados com esta biomassa. Um outro aspecto importante é a reutilização tanto da biomassa quanto dos poluentes metálicos adsorvidos que podem ser recuperados por processos de dessorção.

Neste trabalho verificou-se a viabilidade da casca da banana como adsorvente de íons de urânio, UO22+, de soluções sintéticas. Foi realizada caracterização do biossorvente por espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Estudaram-se as influências da granulometria do adsorvente na eficiência de remoção de urânio, a cinética de adsorção e as isotermas de equilíbrio segundo os modelos de Freundlich e Langmuir.

2. METODOLOGIA

Preparo das cascas de banana para uso como biossorvente

As cascas da banana foram picadas em pequenos pedaços e secas sob ação do sol. Após moagem em um processador (Max Chopper), o material obtido foi separado em diferentes frações com auxílio de peneiras granulométricas (Bertel): 0.074, 0.18, 0.42, 2.5 e 6.0 mm. As porções obtidas foram armazenadas para estudos posteriores.

Caracterização

As cascas de banana foram caracterizadas com relação à morfologia e à estrutura química por microscopia eletrônica de varredura (modelo LEO 44oi) e espectroscopia na região de infravermelho com transformada de Fourier (Nicolet, Nesus 670), respectivamente.

Ensaio em batelada

Os experimentos de adsorção dos íons de urânio, UO22+, foram realizados por ensaios em batelada à temperatura ambiente 25