Transformação de biomassas vegetais em adsorventes porosos para remoção de contaminantes em água: aproveitamento de plantas aquáticas e resíduo de açaí

Abstract

O presente trabalho aborda a aplicação de biocarvões produzidos a partir de diferentes biomassas vegetais na remoção de contaminantes presentes em águas. No primeiro estudo, avaliou-se o potencial adsortivo do biocarvão derivado do resíduo de açaí (Euterpe oleraceae) na adsorção de pesticidas em matriz aquosa. O material foi produzido por pirólise controlada, triturado e submetido a ensaios de adsorção em soluções contendo 2,4 D, Tiofanato Metílico, Carbendazim e Atrazina, nas concentrações de 200 ppb, com posterior quantificação por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS). Dentre os compostos avaliados, observou-se que os fungicidas apresentaram maiores taxas de remoção, com destaque para o Tiofanato Metílico, cuja remoção foi de até 100% em amostras carbonizadas a 800 °C. O desempenho adsortivo foi influenciado significativamente pela temperatura de pirólise, indicando que compostos hidrofóbicos e de caráter neutro interagem de forma mais eficaz com o material carbonizado. O segundo estudo avaliou biocarvões produzidos a partir das biomassas vegetais Eichhornia crassipes e Urochloa subquadripara na remoção de microcistina-LR, toxina comumente presente em águas eutrofizadas. As biomassas foram secas, moídas e submetidas à pirólise controlada, sendo os biocarvões aplicados em ensaios de adsorção utilizando solução de microcistina a 2.625 ng.mL-1, preparada a partir de culturas de Microcystis aeruginosa. O processo experimental foi realizado em sistema Manifold, com passagem da solução através de seringas contendo 2g de biocarvão em pó, e a quantificação da toxina remanescente foi realizada por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS). Ambos os biocarvões apresentaram alta eficiência, com destaque para o material derivado de U. subquadripara, que obteve 96,69% de remoção. A eficiência foi atribuída à presença de grupos funcionais oxigenados e à capacidade de interações π-π e eletrostáticas, que compensam a ausência de porosidade detectável por BET e BJH. Os resultados comprovam a viabilidade técnica e ambiental do aproveitamento de resíduos vegetais regionais como matéria-prima para a produção de adsorventes sustentáveis e de baixo custo, aplicáveis à remediação de águas contaminadas por pesticidas e cianotoxinas.

This study addresses the application of biochar produced from different plant biomasses in the removal of contaminants present in water. In the first study, the adsorbent potential of biochar derived from açaí (Euterpe oleraceae) residue was evaluated in the adsorption of pesticides in an aqueous matrix. The material was produced by controlled pyrolysis, crushed, and subjected to adsorption tests in solutions containing 2,4 D, Methyl Thiophanate, Carbendazim, and Atrazine at concentrations of 200 ppb, with subsequent quantification by liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS). Among the compounds evaluated, it was observed that fungicides presented higher removal rates, especially Methyl Thiophanate, whose removal was up to 100% in samples carbonized at 800 °C. The adsorption performance was significantly influenced by the pyrolysis temperature, indicating that hydrophobic and neutral compounds interact more effectively with the carbonized material. The second study evaluated biochar produced from Eichhornia crassipes and Urochloa subquadripara plant biomass in the removal of microcystin-LR, a toxin commonly found in eutrophic waters. The biomasses were dried, ground, and subjected to controlled pyrolysis, and the biochar was applied in adsorption tests using a microcystin solution at 2,625 ng.mL-1, prepared from Microcystis aeruginosa cultures. The experimental process was carried out in a Manifold system, with the solution passing through syringes containing 2 g of powdered biochar, and the quantification of the remaining toxin was performed by liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS/MS). Both biochar types showed high efficiency, with the material derived from U. subquadripara achieving 96.69% removal. The efficiency was attributed to the presence of oxygenated functional groups and the capacity for π-π and electrostatic interactions, which compensate for the absence of porosity detectable by BET and BJH. The results prove the technical and environmental feasibility of using regional plant waste as raw material for the production of sustainable and low-cost adsorbents, applicable to the remediation of water contaminated by pesticides and cyanotoxins.