REDUÇÃO DO CROMO HEXAVALENTE DE GELATINA DE RESÍDUO DE COURO CURTIDO AO CROMO (RCCC) PELO USO DE SULFATO DE FERRO (II)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Restelatto, D. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Scopel, B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL) ; Baldasso, C. (UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL) ; Dettmer, A. (UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO) ; Santana, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL)

Resumo

Cromo trivalente é utilizado em processo de curtimento do couro, além de ser um micronutriente para plantas e para a saúde humana. Porém, o mesmo pode ser convertido, ao seu estado de oxidação mais perigoso: hexavalente. Visando reduzir a toxicidade da gelatina que pode ser extraída de resíduos de couro curtido ao cromo e assim ampliar sua gama de aplicações torna-se necessária a redução do cromo VI a cromo III. Para tal, diversas massas de FeSO₄ (agente redutor) foram avaliadas. A redução completa de cromo VI foi obtida com a adição de 120 mg de FeSO₄ para cada litro de gelatina extraída.

Palavras chaves

Difenilzarbazida; Método colorimétrico; Meio ácido

Introdução

Cromo trivalente, além de ser utilizado como micronutriente para as plantas, é essencial à saúde humana, uma vez que o mesmo auxilia na digestão de glicose (IUE 4, 2008). A indústria do couro, no processo de curtimento, faz-se uso de cromo III, no entanto, parte deste pode ser convertido a cromo hexavalente (Cr(VI)), e fazer parte da composição do material descartado pela indústria (IPTS, 2013). A inalação e/ou ingestão de compostos de cromo VI, além de causar grave irritação nas vias respiratórias, é reconhecida como um carcinogênico humano (isto é, um composto cancerígeno), devido à sua fácil permeação na membrana celular e elevado potencial oxidante (VENDRUSCOLO, F. et al, 2016). O resíduo de couro curtido ao cromo (RCCC) é rico em proteína, que pode ser extraída como gelatina ou colágeno hidrolisado através de hidrólise (CABEZA, L. F. et al, 1998). A fim de eliminar o caráter cancerígeno, os produtos provenientes do RCCC precisam ser submetidos a processos químicos que reduzam o cromo do seu estado de oxidação hexavalente para seu estado de trivalente. A redução do cromo pode ser realizada fazendo uso de sulfato de ferro (II), uma vez que este reage com o cromo hexavalente formando cromo trivalente, segundo a Equação 1. 6 Fe²⁺ + Cr₂O₇^2- + 14 H⁺ → 6 Fe³⁺ + 2 Cr³⁺ + 7 H₂O (1) Neste contexto, foram testadas algumas concentrações distintas de sulfato de ferro (II) com o objetivo de determinar a quantidade ideal do reagente para garantir a redução completa do cromo VI na gelatina extraída de RCCC sem que seja utilizado reagente em excesso.

Material e métodos

A amostra de gelatina extraída do RCCC foi obtida a partir de hidrólise alcalina do resíduo proveniente de um curtume do estado do Rio Grande do Sul. Sulfato de ferro (II) foi utilizado na reação de redução do cromo. Para as análises quantitativas de cromo foram utilizados 1,5-difenilcarbazida e ácido fosfórico 85% P.A. (Didática). Algumas massas de FeSO₄ foram testadas para a redução do cromo VI em III: 5, 10, 30, 45, 60 e 120 mg para cada litro de gelatina. A escolha desta faixa de massas ocorreu a partir de testes preliminares, assim massas superiores e inferiores das aqui apresentadas também foram avaliadas. Devido ao baixo volume de gelatina utilizado nos testes (5 mL), foram preparadas soluções de FeSO₄, com concentrações correspondentes às massas acimas citadas. Duas concentrações distintas de soluções foram utilizadas para que o volume empregado na redução do cromo VI na gelatina não fosse inferior a 0,125 ou superior a 1,000 mL, evitando assim, diluições da mesma. A concentração de cromo hexavalente foi determinada colorimetricamente através da reação com a difenilcarbazida em meio ácido com base no método colorimétrico 3500-CR B Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (RICE et al., 2012). Fez-se uso de curva de calibração preparada como soluções com diferentes concentrações de cromo (0,01; 0,05; 0,1; 0,2; 0,4; 0,5 e 1,0 mg/L). Em 5 mL de cada uma das amostras foram pipetados 0,2 mL de solução de difenilcarbazida em acetona (0,25% (m/v)) e 0,5 mL de ácido fosfórico (50% (v/v)). As amostras foram agitadas e, em seguida, mantidas em repouso por aproximadamente 25 min para que a reação fosse completa. Para as medidas de absorbância das amostras, fez-se uso de Espectrofotômetro (540 nm).

Resultado e discussão

A Figura 1 apresenta os resultados das concentrações de cromo VI na amostra de gelatina antes da utilização de sulfato de ferro (II) como agente redutor, assim como as concentrações nas seis amostras de gelatina onde fez-se uso do sulfato. Com base nos resultados apresentados, nota-se que utilizando uma massa de 5 mg de FeSO₄ para cada litro de gelatina apenas 10,8% do cromo VI foi reduzido . Com a adição de 30 mg de FeSO₄ a concentração de cromo hexavalente sofre uma diminuição para menos da metade da concentração encontrada na gelatina sem adição do agente redutor (42,0%). Com o aumento da massa de sulfato de ferro (II) adicionada ocorre uma diminuição proporcional de cromo VI na gelatina. Assim, a redução completa de cromo VI a cromo III ocorre com a adição de 120 mg de FeSO₄ para cada litro de gelatina. Ainda que a massa de FeSO₄ necessária para redução completa do Cr VI em Cr III tenha sido determinada, indica-se que, após a realização da reação, um teste com difenilcarbazida para determinação da presença qualitativa de Cr VI seja realizado. Assim pode-se garantir a eficiência do processo visto que RCCC de diferentes origens ou, até mesmo, de diferentes bateladas, possuem diferentes propriedades. Ao contrário do que foi verificado por Mu et al (2003) e Ting-Da et al (2000), que indicam que o cromo produzido no processo de hidrólise de resíduos de couro curtido ao cromo encontra-se no estado trivalente, neste trabalho, concentrações elevadas de cromo hexavalente foram encontradas. Assim, o processo de redução de cromo VI a III torna-se necessário para futuras aplicações da gelatina produzida.

Conclusões

A redução da concentração de cromo hexavalente na gelatina produzida a partir de RCCC mostrou-se eficiente quando utilizado Sulfato de Ferro (II) como agente redutor. A diminuição da concentração de cromo VI na gelatina ocorre de forma proporcional à massa de FeSO4 adicionada, até a adição de 120 mg de FeSO4 para cada litro de gelatina extraída. Assim, massas superiores do agente redutor são desnecessárias, uma vez que a reação de redução de cromo VI a III em um litro de gelatina é completa com a utilização de apenas 120 mg de FeSO4.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul, à Universidade de Caxias do Sul, à CAPES e ao CNPq pelo auxílio ao projeto.

Referências

CABEZA, L.F. et al. Processing of leather waste: pilot scale studies on chrome shavings. Isolation of potentially valuable protein products and chromium. WasteManagement, v. 18, p. 211-218, 1998.
IPTS. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Tanning of Hides and Skins. European IPPC Bureau. Spain, p.290. 2013.
IUE Commission. Assessment for chromium containing waste from the leather industry, 2008.
Mu C, Lin W, Zhang M, Zhu Q Towards zero discharge of chromium-containing leather waste through improved alkali hydrolysis. Waste Manage (Oxford), v. 23, p.835-843, 2003.
Ting-Da J, Chun-ping Z, Fei Q Reclamation treatment of the chrome leather scrap. Journal of Environmental Sciences, v. 12, p. 375-379, 2000.
VENDRUSCOLO, F.; FERREIRA, G. L. da R.; ANTONIOSI FILHO, N. R. Biosorption of hexavalent chromium by microorganisms. International Biodeterioration & Biodegradation, p. 1-9, 2016.
VOGEL, A. I., MENDHAM, J. Vogel Análise Química Quantitativa, 6ª ed., Rio de Janeiro: LTC, 2002. 462p.
RICE, Eugene W.; BRIDGEWATER, Laura AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION; AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION; WATER ENVIRONMENT FEDERATION. Standard methods for the examination of water and wastewater. 22.ed. Washington, US: American Public Health Association, 2012.