Desenvolvimento de carvão ativado a partir de bagaço de cana-de-açúcar e sua aplicação na adsorção de ácido orgânico / Development of activated carbon from sugarcane bagasse and its application in organic acid adsorption
DOI:
https://doi.org/10.34188/bjaerv4n3-015Palavras-chave:
carvão ativado, bagaço de cana-de-açúcar, adsorvente, ácido málico, química verdeResumo
O bagaço de cana-de-açúcar é um dos resíduos agroindustriais mais abundantes no Brasil, com geração média de 240-280 kg/t-1 de cana processada. Uma das rotas potenciais de aproveitamento desta biomassa é na produção de insumos, como os materiais adsorventes. Os adsorventes, como o carvão ativado, são materiais utilizados para adsorção de substâncias químicas orgânicas e inorgânicas de diversas matrizes. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um carvão ativado, a partir do bagaço de cana-de-açúcar, e a sua aplicação na adsorção do ácido málico, uma substância amplamente utilizada em diferentes setores industriais e atualmente fabricada utilizando diversas etapas de processo. A produção do carvão ativado foi realizada a partir da preparação do bagaço de cana-de-açúcar com as etapas de lavagem, fervura, ativação com cloreto de zinco, trituração e peneiramento. Após isso se realizou a etapa de pirólise em mufla à 600 ºC por 1 h. A capacidade de adsorção do ácido málico pelo carvão produzido foi avaliada utilizando dois modelos diferentes de isoterma: Freundlich e Langmuir. As concentrações do ácido málico, antes e após o contato com o carvão ativado, foram determinadas utilizando a Cromatografia Liquida de Alta Eficiência. Os resultados mostraram que a capacidade de adsorção do carvão ativado proveniente do bagaço de cana-de-açúcar corresponde a 35-53 %. O modelo de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais da adsorção do ácido málico no carvão desenvolvido. Os parâmetros de ambas isotermas (Languimir e de Freundlich) indicaram que o processo de adsorção é favorável, com uma capacidade máxima de adsorção do carvão em torno de 47,03 Lmg-1 e 0,02 mgg-1, respectivamente.
Com base nos achados desta pesquisa é possível concluir que o carvão do bagaço de cana-de açúcar ativado com cloreto de zinco é um potencial adsorvente para processos diversos, onde se requer a retenção de ácido málico em meio aquoso.
Referências
AMIN, N. K. Removal of reactive dye from aqueous solutions by adsorption onto activated carbons prepared from sugarcane bagasse pit. Desalination, v. 223, p. 152 – 161, 2008. https://doi.org/10.1016/j.desal.2007.01.203.
ASHURST, P.R. Chemistry and Technology of Soft drinks and Fruit Juices, Blackwell Publishing, 3o Edition, Hereford, UK, 2016. https://doi.org/10.1002/9781118634943
BRASIL, Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Brasília, 2012.
BANSAL, R. C., GOYA, M. Activated Carbon Adsorption. Taylor & Francis Group, Boca Raton, 472 p. 2005.
BELISÁRIO, M., BORGES, P. S., GALAZZI, R. M., DEL PIERO, P. B., ZORZAL, P. B., RIBEIRO, A. V. F. N., RIBEIRO, J. N. O emprego de resíduos naturais no tratamento de efluentes contaminados com fármacos poluentes. InterScience Place, v.1, n.10. 2010. ISSN 1679-9844.
BELITZ, H. D., GROSCH, W. Quimica de los alimentos, Acribia, S.A, 2o Edición, Zaragosa, Espanha, 1997.
DEUS, R. M., BATTISTELLE, R. A. G., SILVA, G. H. R. Resíduos sólidos no Brasil: contexto, lacunas e tendências. Engenharia Sanitaria e Ambiental, v. 4, n. 20, p. 685 – 698, 2015. https://doi:10.1590/s1413-41522015020040129347
DOTANIYA, M. L. DATTA, S. C., BISWAS, D. R., DOTANIYA, C. K., MEENA, B. L., RAJENDIRAN, S., REGAR, K. L., LATA, M. Use of sugarcane industrial by-products for improving sugarcane productivity and soil health. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture, v. 5, n. 3, p.185 - 194, 2016.
FERRONATO, N., TORRETTA, V. Waste Mismanagement in Developing Countries: A Review of Global Issues. International Journal of Environmental Research and Public Health, v. 16 n. 6, p. 1060 - 1087, 2019. https://doi.org/10.3390/ijerph16061060
FREITAS, A. E., MENDES, M. F., COELHO, G. L. V. Thermodynamic study on the adsorption of some organic acids from aqueous solutions by unmodified and modified montmorillonite clays. Chemical Engineering Communications, v. 196, p. 824 - 840, 2009. https://doi.org/10.1080/00986440802668232
GARG, U., KAUR, M. P., SUD, O., Garg, V. K. Removal of hexavalent chromium from aqueous solution by adsorption on treated sugarcane bagasse using response surface methodological approach. Desalination, v. 249, n. 2, p. 475 - 479. 2009. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.10.025
GOLDBERG, I., ROKEM, J. S., PINES, O. Organic acids: old metabolites, new themes. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, v. 81, p. 1601 – 1611, 2007.
GUPTA, V. K., ALI, I., AGARWAL, S. Removal of lindane and malathion from wastewater using bagasse fly ash - A sugar industry waste. Water Research, v. 36, 2002. Doi: 10.1016/s0043-1354(01)00474-2
GUPTA, V. K., ALI, I., SALEH, T. A., NAYAKA A., AGARWAL S. Advances in water treatment by adsorption technology. RSC Adv., v.2, p 6380 – 6388, 2012a. Doi: 10.1039/c2ra20340e
GUPTA, V. K., ALI, I., SALEH, T. A., NAYAK, A., AGARWAL, S. Chemical treatment technologies for waste-water recyclingan overview. RSC Advances, v.2, n. 16, p. 6380 – 6388, 2012b. https://doi.org/10.1039/c2ra20340e
JENSEN, W. B. The origino of the names malic, maleic, and malonic acid. J. Chem. Educ., v. 84, p. 924, 2007.
LEE, J. A., AHN, J. H., LEE, S. Y. Organic Acids: Succinic and Malic Acids. Comprehensive Biotechnology, Third Edition, v.3, 2019, p. 172 – 187. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64046-8.00159-2
MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, PECUÁRIA E ABASTECIMENTO (MAPA). Manual de métodos de análises de bebidas e vinagres. Brasília, 2019. Disponível em: <http://www.agricultura.gov.br/assuntos/laboratorios/legislacoes-e-metodos/bebidas-e-vinagres-metodos-da-area-bev-iqa-1> Acessado em 06 de abril de 2021.
MARQUES, D. Guia da cana-de-açúcar: Avanço científico beneficia o País. [s.l.]: Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnológicos, 20 p. 2009.
PENNA, T.C.V. Produção de ácidos. Biotecnologia industrial, v. 3, p. 45 - 59, 2007.
PEREIRA, E., OLIVEIRA, L.C.A., VALLONE, A., SAPAG, K., PEREIRA, M. Preparação de carvão ativado em baixas temperaturas de carbonização a partir de rejeitos de café - utilização de FeCl3 como agente ativante. Quím. Nova, v.31, n.6, p. 1296 - 1300, 2008. https://doi.org/10.1590/S0100-40422008000600004
PEREIRA, V., CÂMARA, J. S., CACHO, J., MARQUES, J. C. HPLC-DAD methodology for the quantification of organic acids, furans and polyphenols by direct injection of wine samples. J. Sep. Sci., v.33, p 1 – 12. 2010. https://doi.org/10.1002/jssc.200900784
PINHEIRO, M. H. T., LEMOS V. P., DANTAS, K. G. F., VALENTIM, T.L. Especiação e quimissorção de Pb(II) em rejeito de caulim. Quím. Nova, v. 36, n. 2, p. 272 - 278, 2013 . https://doi.org/10.1590/S0100-40422013000200013
PRADHAN, N., ESPOSITO G., RENE, E. R., LENS, P. N. L. Adsorption Behaviour of Lactic Acid on Granular Activated Carbon and Anionic Resins: Thermodynamics, Isotherms and Kinetic Studies. Energies, v. 10. n. 655, 2017.
RABELO, S. C., COSTA, A. C., VAZ ROSSEL, C. E. Industrial waste recovery. Sugarcane: Agricultural Production, Bioenergy and Ethanol, p. 365 – 381, 2015. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802239-9.00017-7
RAYMUNDO, A.S. ZANAROTTO R., BELISÁRIO, M. PEREIRA, M.G., RIBEIRO, J. N., RIBEIRO, A.V.F.N. Evaluation of sugar-cane bagasse as bioadsorbent in the textile wastewater treatment contaminated with carcinogenic congo red dye. Braz. arch. biol. technol., v. 53, n. 4, p. 931 - 938, 2010. http://dx.doi.org/10.1590/S1516-89132010000400023.
RIBEIRO, A.V. F. N., BELISÁRIO, M., GALAZZI, R. M., BALTHAZAR, D. C., PEREIRA, M. G., RIBEIRO, J. N. Evaluation of two bioadsorbents for removing paracetamol from aqueous media. Electron. J. Biotechnol., v. 14, n. 6, p. 7, 2011.
RICKE S. C., Perspectives on the Use of Organic Acids and Short Chain Fatty Acids as Antimicrobials. Poultry Science, v. 82, p. 632 – 639, 2003. https://doi.org/10.1093/ps/82.4.632
SANTOS, F., EICHLER, P., MACHADO, G., DE MATTIA, J., DE SOUZA, G. By-products of the sugarcane industry. Sugarcane Biorefinery, p. 21 - 48, 2012. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814236-3.00002-0
SEQUEIRA, C.B. Análise de açúcares e ácidos orgânicos em sumos comerciais: aplicação de HPLC-SEC-UV-IR e língua eletrônica. Dissertação (Mestre em Qualidade e segurança alimentar) – Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Bragança, Bragança, 2012.
SILVA, A., MIRANDA, E. Adsorption/Desorption of Organic Acids onto Different Adsorbents for Their Recovery from Fermentation Broths. Journal of Chemical & Engineering Data, v. 58. p. 1454 – 1463, 2013. https://doi.org/10.1021/je3008759
THUAN, T., THINH, P. V., QUYNH, B. T. P. CONG, H., T., TAM, D. T. T., THUAN, V. N., BACH, L. G. Production of Activated Carbon from Sugarcane Bagasse by Chemical Activation with ZnCl2: Preparation and Characterization Study. Research Journal of Chemical Sciences, v. 6., p. 42 - 47. 2016. E-ISSN 2231-606X
ZHENG, L. Preparation process of malic acid, CN1560016A, 2006
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