BIOSSORÇÃO DO ÍON METÁLICO Cd2+ POR BACTÉRIA ISOLADA DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA PETROLÍFERA IMOBILIZADA EM ALGINATO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Davi, D.M.B. (UECE) ; Abreu, K.V. (UECE) ; Cavalcante, D.F. (FANOR) ; Oliveira, M.R.F. (UECE) ; Soares, D.W.F. (UECE) ; Romão, A.L.E. (UECE) ; Carvalho, C.E. (UECE) ; Alves, C.R. (UECE)

Resumo

A utilização de biomassa bacteriana para a remoção de metais pesados em águas contaminadas torna-se uma alternativa viável, devido agregar o baixo custo com a alta eficiência. Este trabalho tem como objetivo a biossorção de metais pesados em efluente sintético, utilizando como adsorvente biomassa bacteriana morta e imobilizada em esferas de alginato. A bactéria foi isolada do efluente da indústria petrolífera. A capacidade de adsorção da biomassa foi determinada através de estudos cinéticos e de equilíbrio de adsorção. O processo de adsorção dos metais se ajustou aos modelos cinéticos de pseudo-segunda ordem e o equilíbrio seguiu modelos de Langmuir e Redlich- Peterson. A bactéria GRAM positiva LUB 6B imobilizada em alginato apresenta um potencial moderado para a remoção de Cd+2.

Palavras chaves

Metais pesados; Biossorção; Biorremediação

Introdução

Com a crescente geração e descarte inadequado de efluentes, faz-se necessária a busca de alternativas que sejam tecnicamente eficientes, econômicas e que ao mesmo tempo sejam menos poluentes (QUINTELAS et al., 2008). Para a remoção de metais em efluentes é constantemente realizado processos físico-químicos. Dentre eles podemos citar os métodos convencionais mais utilizados que são a precipitação, a coagulação, a troca iônica e a separação por membrana (GOYAL et al., 2003 apud VALE, 2010). Mas a grande maioria destes métodos apresentam limitações, muitas vezes são menos eficientes e mais caros, alguns geram outro tipo de resíduo que precisa ser tratado como o lodo (SOUSA, 2007). Uma saída vantajosa e viável é a biossorção que consiste na adsorção de metais tóxicos por microorganismos (QUINTELAS et al., 2008; COLLA et al., 2012). Com isso a biossorção se torna uma alternativa eficaz para remoção de contaminantes em efluentes. Estes microrganismos (bactéria, fungos e leveduras, dentre outros) retém os metais promovendo uma auto-regeneração do efluente (PIETROBELLI et al., 2009). Em função do contexto da sustentabilidade, o trabalho visa propor uma alternativa para o tratamento de áreas contaminadas com metais pesados. Com isso pretende-se estudar a bactéria que foi isolada do efluente da indústria petrolífera e imobilizada em esferas alginato, para a remoção de cádmio (Cd2+) em efluente sintético. Tendo em vista que esse método é menos poluente e menos dispendioso consumindo assim menos energia que os métodos convencionais.

Material e métodos

Preparo das soluções: A solução estoque de 200 mg/L do íon metálico cádmio que foi preparada a partir do seu respectivo sal: Cd (NO3)2.6H2O. Isolamento das bactérias: As bactérias foram isoladas do efluente da Lubnor em meio de cultura TSA (Tryptic Soy Agar) esterilizados em autoclave a 121 °C por 15 minutos, lavadas com solução salina 0,9%, e levadas para o banho- maria à 70 0C por cinquenta minutos com o objetivo de selecionar bacilos para a produção do biossurfactante. A manutenção e repique das culturas isoladas, foram feitas em placas petri contendo meio TSA, esterilizados a 121 °C por 15 minutos, as placas TSA repicadas foram incubadas em estufa bacteriológica a 30ºC por 24 horas para obtenção da cultura para realização dos ensaios fermentativos. Produção de biomassa: Os experimentos foram realizados em agitador rotatório por 72 horas em duplicata. As amostras foram centrifugadas por 15 minutos a 10.000 g, 5 ºC para concentração de biomassa produzida. Imobilização da biomassa: A extrusão-gelificação iônica utilizando para cada 0,5g de biomassa bacteriana concentrada (72g/L) o volume de 5,5 mL de alginato de sódio a 1%. Para a geleificação as partículas precipitadas por gravidade foram colhidas em 14 mL de uma solução de CaCl2. Estudo de cinética de adsorção: foi conduzido com apenas 3 reatores de 125 mL contendo 0,5 g do adsorvente (bactéria imobilizada), colocados em contato com 50 mL de solução metálica de Cd2+ com concentração fixa de 50 mg/L em pH 5,0 sob agitação em shaker 200 rpm. Isoterma de adsorção: em reator contendo 0,5 g de adsorvente (bactéria imobilizada), foram adicionados 50 mL de solução sintética de Cd2+ em pH 5,0 numa faixa de concentrações de 50-200 mg/L. Os frascos foram vedados e mantidos sob agitação durante 3h, até atingir o equilíbrio.

Resultado e discussão

Estudo de cinética de adsorção A correlação linear de ambos os modelos, indica que o resultado de pseudo- segunda ordem está melhor correlacionado. Assim, estes resultados indicam que a cinética de adsorção da biomassa imobilizada para uma solução sintética monoelementar 50ppm de Cd2+ segue o modelo de pseudo-segunda ordem. Este modelo considera que a etapa limitante do processo de adsorção envolve forças de valência através do compartilhamento ou da troca de elétrons entre o adsorvente e o soluto (MOHAN et al., 2006; VIJAYARAGHAVAN, et al., 2006). Isoterma de adsorção De modo geral, os dados experimentais da adsorção do metal Cd2+ em biomassa imobilizada, considerando os menores valores para a função de erro (ERRSQ) e os maiores valores do coeficiente de determinação (R2) podem ser melhor correlacionado ao modelo que definem as isotermas Redlich-Peterson e Langmuir.

Modelo cinético de pseudo-segunda ordem para adsorção do íon metálico (Cd2+)


Comparação dos modelos de Langmuir, Freundlich e Redlich-Peterson com a isoterma experimental de adsorção para o íon metálico de Cd2+

Conclusões

Os Parâmetros ótimos para biossorção para Cd pela biomassa imobilizada em alginato são: pH igual 5, variação da concentração de adsorvato não interfere na capacidade de biossorção da bactéria imobilizada, e o tempo de equilíbrio foi atingido após 60 min (1h) de ensaio. A cinética do processo de biossorção se ajustou ao modelo de pseudo-segunda ordem, indicando que a adsorção deste íon metálico se dá por forças de natureza física. Os modelos de isotermas para biossorção de Cd2+ se ajustaram aos modelos de Langmuir e Redlich-Peterson para todas as concentrações.

Agradecimentos

FUNCAP, CNPQ, UECE

Referências

JIMENEZ R, BOSCO S, CARVALHO W. Remoção de metais pesados de efluentes aquosos pela zeólita natural escolecita influência da temperatura e do pH na adsorção em sistemas monoelementares. Química Nova. 2004; (27 Pt 5): p.734-738.
GOYAL, N.; JAIN, S. C.; BANERJEE, U. C. Comparative Studies on the Microbial Adsorption of Heavy Metals. Advances in Environmental Research, v.7, p.311-319. 2003.
PIETROBELLI MTA. Avaliação do Potencial de Biossorção do Íons Cd (II), Cu (II) e Zn (II) Pela Macrófita Egeria Densa. [Dissertação de Mestrado]. UNIOESTE 2007.
MONCHY, S.; VALLAEYS, T.; BOSSUS, A.; MERGEAY, M. Metal transport ATPase genes from Cupriavidus metallidurans CH34: a transcriptomic approach. Int. J. Environ. Anal. Chem., v. 86, p. 677-692, 2006.
OZDEMIR, G.; CEYHAN, N.; MANAV, E. Utilization of an exopolysaccharide produced by Chryseomonas luteola TEM05 in alginate beads for adsorption of cadmium and cobalt ions”. Biores. Technolology, v. 96, p. 1677–1682, 2005.
OZDEMIR, D.; SOYPACACI, Z.; SAHIN, I.; BICIK, Z.; SENCAN, I. Ochrobactrum anthropi Endocarditis and Septic Shock in a Patient in no Prosthetic Valve or Rheumatic Heart Disease: Case Report and Review of the Literature. Jpn. J. Infect. Dis., n. 59, p. 254-265, 2006.
PINO, G. H., TOREM, M. L., Aspectos Fundamentais da Biossorção de Metais Não Ferrosos – Estudo de Caso, Tecnol. Metal. Mater. Miner., São Paulo, v. 8, n. 1, 2011.
SOUZA. R. A. Avaliação de metais em águas na sub- bacia Hidrográfica do rio Ivinhema, mato grosso do sul. 97f. Dissertação (Mestrado em Saneamento Ambiental e Recursos Hídricos) 2007.
VEGLIÓ, F.E; BEOLCHINI, F. Removal of metals by biosorption: a review. Hydrometallurgy, v. 44, p. 301-316, 1997.

QUINTELAS, C.; FERNANDES, B.; CASTRO, J.; FIGUEIREDO, H.; TAVARES, T. Biosorption of Cr(VI) by three different bacterial species supported on granular activated carbon - A comparative study. Journal of Hazardous Materials, v. 153, p. 799-809, 2008.