Desenvolvimento de membrana de nanocelulose para remediação de sistemas aquáticos contaminados por chumbo e substâncias húmicas

Abstract

Durante os últimos anos tem sido observado o desenvolvimento industrial de forma acentuada e acelerada, com isso, também veio o crescente aumento na demanda pela exploração de recursos naturais, muitas das vezes em um ritmo desordenado. Em decorrência disso, o ambiente tem sido seriamente contaminado por poluentes de diversas fontes, como por exemplo, matéria inorgânica, orgânica, isótopos radioativos, poluentes gasosos, entre outros. Considerando ambientes aquáticos contaminados, o presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento e a avaliação de membranas à base de nanocelulose, modificadas e não modificadas, para a remoção de íons de chumbo (Pb²⁺) nesses sistemas. Inicialmente, foram produzidas membranas de nanocelulose e submetidas a processos de modificação química, visando aprimorar suas propriedades adsorventes. Os ensaios experimentais foram conduzidos em soluções contendo apenas chumbo e em sistemas mais complexos com a presença de substâncias húmicas aquáticas, com o intuito de simular condições ambientais reais. O comportamento do processo de adsorção foi avaliado ao longo do tempo, por meio do acompanhamento da quantidade de material adsorvido em diferentes intervalos, permitindo a análise cinética do sistema. Os resultados indicaram que as membranas modificadas apresentaram desempenho superior na remoção de íons de chumbo, quando comparadas às não modificadas, evidenciando a influência das modificações químicas na eficiência do processo. Observou-se, ainda, que a presença de substâncias húmicas afetou a adsorção do metal, possivelmente em função da formação de complexos que reduzem a fração livre do chumbo em solução. Dessa forma, conclui-se que a nanocelulose modificada apresenta potencial promissor como material adsorvente para aplicação na remediação de sistemas aquáticos contaminados por metais potencialmente tóxicos.

In recent years, rapid and accelerated industrial development has been observed, accompanied by a growing demand for the exploitation of natural resources, often occurring in a disordered manner. As a consequence, the environment has been significantly contaminated by pollutants from various sources, such as inorganic and organic matter, radioactive isotopes, gaseous pollutants, among others. Considering contaminated aquatic environments, this study aimed to develop and evaluate nanocellulose-based membranes, both modified and unmodified, for the removal of lead ions (Pb²⁺) from such systems. Initially, nanocellulose membranes were produced and subjected to chemical modification processes in order to enhance their adsorption properties. Experimental assays were conducted using solutions containing only lead, as well as more complex systems with the presence of aquatic humic substances, in order to simulate real environmental conditions. The adsorption process was evaluated over time by monitoring the amount of material adsorbed at different time intervals, allowing for kinetic analysis of the system. The results indicated that the modified membranes exhibited superior performance in the removal of lead ions compared to the unmodified ones, highlighting the influence of chemical modifications on the efficiency of the process. It was also observed that the presence of humic substances affected metal adsorption, possibly due to the formation of complexes that reduce the free fraction of lead in solution. Therefore, it can be concluded that modified nanocellulose presents promising potential as an adsorbent material for application in the remediation of aquatic systems contaminated by potentially toxic metals.