Avaliação de adsorção de cobre II por lignina e pseudocaule de bananeira modificados com nanopartículas de prata

Abstract

O Brasil é um dos maiores produtores e exportadores agrícolas mundiais e, por consequência, um grande produtor de resíduos agroindustriais. Dentre as culturas agrícolas de destaque no país, a bananicultura gera uma significativa quantidade de resíduos devido ao ciclo vegetativo e estrutura da bananeira. Assim, faz-se necessário o aproveitamento destes, sendo uma das alternativas para a valorização dos resíduos agrícolas, a obtenção de compostos adsorventes a partir do material lignocelulósico. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo a caracterização do pseudocaule e da lignina do pseudocaule, e a modificação de ambos com nanopartículas de prata (AgNPs) para a avaliação de suas capacidades adsorventes na remoção do metal pesado Cobre II (Cu2+). Para a caracterização química, os grupos funcionais do pseudocaule e da lignina foram analisados por Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), os extrativos e as cinzas foram determinados através de gravimetria, os carboidratos estruturais, por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC), e a lignina foi determinada por Espectrofotometria UV-Visível e gravimetria. Os estudos de sorção foram realizados com o pseudocaule e sua lignina, assim como ambos os biossorventes modificados com AgNPs, em diferentes tempos de contato para avaliar a cinética de adsorção de Cu2+ através da espectrofotometria UV-Visível. A caracterização química revelou um baixo teor de lignina no material quando comparado com a madeira, embora seu estudo se faça interessante devido ao baixo custo do resíduo e à sua valorização em alternativa ao descarte. Os estudos de sorção para o pseudocaule e seu nanocomposto revelaram a eficácia dos materiais para quelação: com 1 kg dos adsorventes, é possível remover 108 g e 99 g de Cu2+, respectivamente. Os estudos de sorção para a lignina e seu nanocomposto também revelaram capacidade quelante dos materiais, embora não tenha sido possível quantificar o teor de remoção. A modificação dos biossorventes resultou em propriedades levemente diferentes pois os mesmos apresentaram maior capacidade adsortiva e maior tempo necessário para atingir a adsorção máxima. Assim, o estudo concluiu que tanto o pseudocaule de bananeira quanto a lignina extraída do mesmo são biossorventes promissores na remediação de íons cobre em meio aquoso.

Brazil is one of the largest global producers and exports of agricultural products, consequently, generating a significant amount of agro-industrial waste. Among the prominent agricultural crops, the banana crop produces a substantial amount of waste due to the vegetative cycle and structure of the banana plant. Therefore, it is necessary to harness these residues, and one alternative to valorize the agricultural waste is obtaining adsorbent compounds from lignocellulosic material. This study aimed the characterization of banana pseudostem and its lignin, and the modification of both with silver nanoparticles (AgNPs) to evaluate their adsorption capacities for the removal of Copper II (Cu2+). For chemical characterization, the functional groups of the pseudostem and lignin were analyzed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), extractives and ashes were determined through gravimetry, structural carbohydrates by high-performance liquid chromatography (HPLC), and lignin by UV-visible spectroscopy and gravimetry. Sorption studies were conducted with the pseudostem and its lignin, as well as both biosorbents modified with AgNPs, at different contact times to assess the adsorption kinetics of Cu2+ by UV-visible spectroscopy. Chemical characterization showed a low lignin content compared to wood, however, its extraction is interesting due to the low cost of the residue and its valorization as an alternative to disposal. Sorption studies for the pseudostem and its nanocomposite revealed the effectiveness of the materials for chelation: with 1 kg of the adsorbents, it is possible to remove 108 g and 99 g of Cu2+, respectively. Sorption studies for lignin and its nanocomposite also showed chelating capacity, although the removal content could not be quantified in this study. Modification of the biosorbents resulted in slightly different properties, as they exhibited higher adsorptive capacity and a longer time required to reach maximum adsorption. Thus, the study concluded that both banana pseudostem and pseudostem lignin are promising biosorbents for remediating copper ions in aqueous media.