Estudo de caracterização da farinha da casca de banana na forma in natura e quimicamente modificada com tiosemicarbazida como biossorvente para As (III)

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

Paniagua, C.E.S. (UFU IFG) ; Borges, S.S.O. (UFU) ; Coelho, N.M.M. (UFU)

Resumo

Neste trabalho é descrito o estudo de caracterização da farinha da casca de banana na forma in natura (FBN) e quimicamente modificada com tiosemicarbazida (FBM) na adsorção de As (III). O material adsorvente tanto na forma de FBN quanto na forma FBM foram caracterizados através das seguintes técnicas: (1) Espectrometria de Infravermelho no Médio com Transformada de Fourier (FT- MIR), (2) Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), (3) Difratometria de Raios X (DRX), (4) Análise Termogravimétrica (TGA), (5) Análise Elementar (CNHS) e (6) Ponto de Carga Zero (PCZ), sendo que tais análises possibilitaram inferir que o material estudado possui caracteristicas para ser utilizado como biossorvente.

Palavras chaves

caracterização; tiosemicarbazida; adsorção

Introdução

Os materiais biossorventes como os resíduos da agroindústria, estão sendo pesquisados como alternativas para a preparação de adsorventes de metais dissolvidos sem sistemas aquosos. Assim, muitas pesquisas estão sendo realizadas com as cascas de laranja, casca de coco, casca de amendoim e nozes, maracujá, mexerica poncan, palha de arroz e a casca de banana (ANNADURAI; JUANG; LEE, 2003; CRUZ, 2009). A casca da banana representa de 47 a 50% do peso total da fruta madura, e não tem aplicações de ordem industrial (GONDIM et al., 2005), sendo geralmente descartadas ou eventualmente utilizadas na alimentação animal ou na compostagem (BAKRY et al., 1997). A composição centesimal da casca de banana é de 75% de água e 25% de matéria seca, sendo fonte de vitaminas A e C e sais minerais (GONDIM et al., 2005). O presente trabalho tem por objetivo caracterizar a farinha da casca da banana na forma in natura e quimicamente modificada com tiosemicarbazida para ser utilizada como biossorvente para As (III).

Material e métodos

As cascas de banana utilizadas foram do tipo prata, os frutos foram descascados e suas cascas lavadas e colocadas ao sol pelo período de 48 horas, posteriormente levadas a estufa por 24 horas e trituradas em liquificador. O material obtido foi disperso em solução de HCl a 0,0500 mol L-1 por 10 minutos, lavada com água deionizada até pH entre 6 e 8 e levado a estufa por 24 horas para secagem, obtendo-se a FBN. Posteriormente a FBN foi dispersa em solução de tiosemicarbazida a 0,0100 mol L-1, filtrada a vácuo e levada a estufa por 24 horas a 45 ºC, obtendo-se a FBM (CRUZ, 2009). Tais materiais tiveram sua granulometria homogeneizada mediante a passagem por peneiras com abertura padrão de 20, 32, 60, 80, 100 e 170 mesh de todo o material, sendo que a granulometria de 80 mesh foi escolhida para ser utilizada nos ensaios de caracterização em função de se constituir na maior fração do material adsorvente. As técnicas de caracterização objetivam estabelecer a relação da composição química com a capacidade de adsorver analitos de interesse ambiental. Para isso empregou-se as seguintes técnicas de caracterização. A Espectrometria na Região do Infravermelho Médio foi empregada para se verificar quais são os grupos funcionais presentes nas amostras de FBN e FBM. A técnica de Difração de Raios X foi utilizada para se determinar a porcentagem de cada espécie dentro da amostra (MARTINELLI et al., 2006). A técnica de caracterização por MEV foi empregada para se investigar a microestrutura superficial do biossorventese, destacando quando é possível realizar análise química elementar na amostra em observação (SOARES; SARON, 2010). O ponto de carga zero (PCZ) foi realizado para se investigar o desempenho de certo material sólido como adsorvente de cátions e ânions. A análise elementar CNHS foi empregada para se determinar a composição elementar de quatro componentes (Carbono, Nitrogênio, Hidrogênio e Enxofre), de uma mistura (NARIMOTO, 2006). Por fim a Análise Termogravimétrica foi utilizada para indicar o comportamento do material por meio da geração de uma curva de decomposição térmica que fornece os percentuais dos fragmentos de massa perdidos em função da temperatura (FIFIELD; KEALEY, 2000).

Resultado e discussão

Pela figura (1A), observa-se um grande número de bandas nos espectros que sugere uma natureza complexa do biossorvente. Entre as quais a banda com máximo em 3413 cm-1 (grupos O-H característicos da celulose) As bandas na região de 2914 a 2852 cm-1 (grupos CH-OH, -CH e –CH2 presentes na celulose). A banda na região de 3750-3250 cm-1 (evidência a presença do grupo funcional amina). A banda em 1735 cm-1 (grupos C=O em ácidos carboxílicos ou ésteres). A banda em 1641 cm-1 ( é atribuída ao ânion –COO- ou do grupo –C-O- de ésteres ou éteres). Assim a análise do espectro evidenciou a presença de diversos grupos funcionais que sugerem a presença de diversos constituintes (MEMON et al., 2008; CHATJIGAKIS et al. 1998; CORTI et al. 2007). A figura (1B) mostra que os difratogramas são muito semelhantes, apresentando uma banda larga próximo a 2θ igual a 20º. Esta banda evidencia a característico de materiais amorfos (NDABIGENGESERE; NARASIAH; TALBOT, 1995), podendo ser atribuída a grande variedades de substâncias presentes na casca da banana (CRUZ, 2009). A figura (1C) mostra à micrografia de uma partícula da FBN e FBM, o material apresenta um aspecto em múltiplas camadas com alguns orifícios abertos e uma morfologia bastante heterogênea e relativamente porosa. Esta estrutura facilita os processos de adsorção dos íons (CRUZ, 2009). Pela figura (2A), observa-se que FBN e FBM apresentaram PCZ entre 5 e 8. Assim é possível observar que em pH>8 o material adsorvente apresenta-se negativamente carregada, enquanto que em pH < 5, o material encontra-se positivamente carregado. Observa-se que a presença de tiosemicarbazida no biossorvente não alterou significativamente o intervalo do PCZ para FBM. A figura (2B) mostra que os perfis são semelhantes, com pequenas variações de perda de massa. Abaixo de 100 ºC, a perda de massa de FBN e FBM está associada à perda de água (PAIVA, 2001). O termograma para FBN indica que as fibras possuem estabilidade térmica até aproximadamente 239 ºC, quando ocorre o início da decomposição térmica.. Em torno de 400 ºC observa-se a decomposição, envolvendo ligações da lignina, prosseguindo rapidamente até ocorrer a perda total de massa até 950ºC (PAIVA, 2001). Já pela figura (2C) é possível observar que as quantidades de C e H diminuíram do material FBN para o FBM, devendo-se em função do aumento das etapas de preparo, em especial ao tempo de aquecimento. Já as quantidades de N e S aumentaram o seu valor, isto se deve à presença da tiosemicarbazida.

Espectro de FT- MIR obtido para FBN e FBM (A), difratograma obtido para FBN e FBM (B) e micrografia de um grão de casca de banana: FBN e FBM.


representação dos PCZ (A), termograma obtido (B) e porcentagem de CNHS obtida para FBN e FBM (C)

Conclusões

O procedimento desenvolvido para a modificação química do biossorvente FBM mostrou-se bastante adequada, pois através das análises de caracterização realizadas observou-se a manutenção das principais propriedades físicas e químicas do material na forma FBN.

Agradecimentos

Ao IQUFU, ao IFG e a FAPEMIG

Referências

ANNADURAI, G.; JUANG, R. S.; LEE, D. J. Adsorption of heavy metals from water using banana and orange peels.Water Science and Technology. v. 47, p. 185–190, 2004.

BAKRY, F.; et al. Les bananiers.Amelioration des plantestropicales, CIRAD-ORSTOM, p. 109 – 139, 1997.
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CORTI, G. C.; et al. Estudo da capacidade de complexação de íons Cu2+ em solução aquosa usando celulose modificada com anidrido succínico e com poliamidas.Polímeros: Ciência e Tecnologia: São Carlos, SP, v. 14, 5, p.313-317, 2004.

CRUZ, M. A. R. F. da.Utilização da Casca de Banana como Biossorvente.2009. 67f. Dissertação (Mestrado em Química) – Departamento de Química, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, 2009.

FIFIELD, F.W.; KEALEY, D. Principles and Practice of Analytical Chemistry.5ed.
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MARTINELLI, F.L.; et al. Alterações histológicas e de conteúdo mineral naarea de correção de fenda alveolar por distração Osteogênica – in vivo. Revista Odontologia Ciência, 21,52, 2006.

MEMON, J. R.; et al. Characterization of banana peel by scanning electron microscopy and FT-IR spectroscopy and its use for cadmium removal.ColloidsandSurfaces B: Biointerfaces, v. 66, p 260 – 265, 2008.

NARIMOTO, K., M. Técnicas espectroscópicas aplicadas à análise da matéria orgânica do solo em pomares de citros sob adição do lodo de esgoto.2006. 124 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Instituto de Química, Universidade de São paulo, São Carlos, 2006.

NDABIGENGESERE, A.; NARASIAH, K. S.; TALBOT.B. G. Active agents and mechanism of coagulation of turbid waters using Moringaoleifera.WaterResearch.v. 29, p. 703 -710, 1995.

PAIVA, J. M. F. de. Compósitos de Matrizes Termorrígidas Fenólicas e Lignocelulósicas reforçadas com Vibras Vegetais.2001. 266 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Instituto de Química, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2001.