ESTUDO CINÉTICO DA ADSORÇÃO DE CORANTE TARTRAZINA PELO BAGAÇO DE CANA TRATADO HIDROTERMALMENTE EM PRESENÇA DE GLICEROL BRUTO E EM PH ÁCIDO E ALCALINO.

Resumo

Um dos problemas ambientais gerados nas atividades de indústrias alimentícias é a grande quantidade de resíduos poluidores. Dentre os principais poluentes, destacam-se os corantes alimentícios. Neste contexto, estudou-se a capacidade de adsorção do corante tartrazina, pelo bagaço de cana triturado (BG), bagaço de cana em condições ácidas (BrBA) e básicas (BrBB), tratados hidrotermalmente com glicerol bruto. Para o tratamento de dados das isotermas de adsorção foram considerados os modelos de Langmuir e Freundlich. As isotermas foram classificadas como sigmoidal de tipos III e V, sugerindo um mecanismo de adsorção multicamadas. Os bagaços tratados BrBA e BrBB apresentaram melhora na capacidade de adsorção de 17 a 86% em relação ao BG.

Palavras chaves

adsorção; tartrazina; bagaço de cana

Introdução

A utilização de aditivos químicos, como os corantes, é um dos mais polêmicos progressos da indústria de alimentos, visto que seu uso em vários alimentos se explica apenas por questões de hábitos alimentares. Em geral, a importância da aparência do produto para sua aceitabilidade é a maior justificativa para o seu emprego (PRADO e GODOY, 2003). Segundo o Item 1.2 da Portaria SVS/MS 540/97, aditivo alimentar é qualquer ingrediente adicionado intencionalmente aos alimentos, com o objetivo de modificar as características físicas, químicas, biológicas ou sensoriais, durante a fabricação, processamento, preparação, tratamento, embalagem, acondicionamento, armazenagem, transporte ou manipulação de um alimento sem propósito de nutrir. (ANVISA, 1997). Dentre os corantes a tartrazina tem enfoque maior pelos toxicologistas e alergistas, sendo relacionada com várias reações adversas, desenvolvendo urticária, asma (PRADO e GODOY, 2003), náuseas, eczema, bronquite, renite, broncoespasmos e dor de cabeça (SAMPAIO, 2004). A estimativa é que uma em cada 10 mil pessoas apresenta reações alérgicas a esse corante. A adsorção usando adsorventes de baixo custo é reconhecida como um método efetivo e econômico para a descontaminação de água (CRINI e BADOT, 2008). Estes estudos são baseados em isotermas, termodinâmica e cinética, mostrando que a adsorção de corantes pode ser estudada sob diferentes pontos de vista. Os resíduos como o bagaço de cana são uma boa alternativa para substituir o carvão ativo, o adsorvente mais utilizado atualmente. Neste trabalho foi utilizado o bagaço de cana comum (BG) e o bagaço de cana com glicerol bruto hidrotratado em condições ácidas (BrBA) e básicas (BrBB) como adsorvente para o corante tartrazina.

Material e métodos

Os experimentos foram realizados nos laboratórios de Química do IFG/Goiânia. Os adsorventes utilizados (BrBA) e (BrBB) foram preparados a partir de glicerol bruto e bagaço de cana, triturado e peneirado, via carbonização hidrotermal. BrBA foi obtido adicionando-se 0,75 mL H2SO4 P.A. em 5,0g de glicerol bruto disperso em 5,0 mL de etanol, adicionou-se 1,0g de bagaço e completou-se o volume de 15 mL da suspensão com água destilada numa autoclave de 25 mL. A autoclave foi colocada na estufa à 190°C por 6h, resfriada, e o material obtido foi lavado com etanol P.A e água até pH 5,0 e seco à 80 °C. O BrBB foi obtido adicionando-se KOH 1,0 mol.L-1 em 3,8g de glicerol bruto, completou-se com água, aqueceu-se a 100°C por 1h; adicionou se 1,0g de bagaço de cana, completou-se o volume de 15 mL com água destilada na autoclave de 25 mL, colocou-se o adorvente na estufa à 190°C por 6h, resfriou-se, lavou-se com água e etanol P.A até pH 7,2, secou-se à 80°C. Preparou-se uma solução estoque de tartrazina na concentração de 80mg.L-1, onde o corante foi dissolvido em 200mL de etanol 95% e posteriormente adicionou-se água destilada até o volume de 2L. A solução estoque foi diluída nas concentrações de 40, 20 e 10 mg.L-1. Distribuiu-se igualmente 100 mL de cada solução em 12 erlenmeyers, num total de 3 erlenmeyers para cada concentração. Adicionou-se 0,2g dos adsorventes (BG, BrBA, BrBB) aos erlenmeyers, os quais foram colocados no Shaker marca Lab Companion SI-300R (T±25°C,150 rpm). Foram retiradas alíquotas de 5,0 mL a cada 5; 10; 20; 40; 70; 100; 160 e 180 minutos; as quais foram centrifugadas por 15min em 1.200 rpm numa centrifuga da marca Gerber. Em seguida foram realizadas leituras de absorbância nos sobrenadantes num fotômetro DR 2000 HACH, λ= 406 nm, previamente padronizado.

Resultado e discussão

Para a modelagem cinética do experimento de adsorção, foi considerado o modelo reversível: onde A é a molécula de adsorbato e S o sítio livre do adsorvente. Para as corridas com concentração inicial de corante em 17,7 e 11,3 mg.L-1, o bagaço não tratado não causou diminuição significativa da concentração de adsorbato em solução e por isso foi considerado que não houve adsorção. O modelo cinético de adsorção reversível de 1ª ordem descreveu bem os resultados apenas para o caso de CA0=82,7 mg.L-1, conforme ilustrado na Figura 1-A. Para os ensaios com as concentrações iniciais de 11,3; 17,7; e 33,3 mg.L-1 o modelo cinético não representou bem os dados sugerindo a predominância de outro mecanismo de adsorção ou maior sensibilidade ao ruído dos dados. Para o tratamento de dados das isotermas de adsorção foram considerados os modelos de Langmuir, um modelo empírico de Langmuir extendido para ordem n e o modelo empírico de Freundlich. Os resultados relevantes à adsorção da tartrazina nos biosorventes testados e os parâmetros da isoterma de Freundlich são apresentados na Figura 2. O ajuste gráfico dos modelos de Langmuir extendido e de Freundlich obtidos por regressão não linear com o software OriginPro 2016 é ilustrado na Figura 1-B. O formato sigmoidal de uma isoterma observado na Figura 1-B é considerado nos tipos III e V segundo (Brunauer,1940). Estes tipos de isoterma ocorrem quando a interação entre adsorbato-adsorvente é fraca em comparação à interação adsorbato-adsorbato e solvente-adsorvente, devido a isso a adsorção observada pode não ser monocamada e por isso não apresenta boa correlação com o modelo clássico de Langmuir. Finalmente, pode-se notar na Figura 2 que a razão de adsorção com os bagaços BrBB e BrBA foi de até 80% maior em relação ao bagaço não tratado BG.

Figura 1

Modelo cinético de adsorção reversível de 1ª ordem (A) e ajuste gráfico dos modelos de Langmuir extendido e de Freundlich (B).

Figura 2

Tabela com resultados da adsorção da tartrazina para os três bagaços de cana testados e da isoterma de Freundlich.

Conclusões

Analisando os resultados de adsorção, foi possível notar que para as corridas de concentrações iniciais o bagaço triturado não causou diminuição significativa da concentração, logo foi considerado que não houve adsorção. Também é possível notar que o tratamento do bagaço, tanto o ácido como o básico, tiveram influências positivas na capacidade adsortiva para o corante tartrazina. Entre os bagaços com tratamento ácido e básico, não foi possível distinguir qual teve melhor capacidade de adsorção, apesar de terem parâmetros das isotermas bem distintos.

Agradecimentos

Ao prof.Dr. Sérgio Botelho e ao prof. Ms. Flávio Baleeiro, pela orientação, apoio е confiança.

Referências

BRASIL. ANVISA. Portaria no 540/97, de 27 de outubro de 1997. Disponível em: http://portal.anvisa.gov.br/documents/33916/391619/PORTARIA_540_1997.pdf;. Acesso em 17 de Agosto de 2017.

BRUNAUER S, DEMING LS, TELLER E. On a theory of Van der Waals adsorption of gases. J Am Chem Soc. 1940 Jul; 62 (7): 1723-1732

CARDOSO, M. G. Produção de Aguardente de Cana. Lavras: UFLA, 2006. 445p.
CRINI, G.; BADOT, P. M.; Prog. Polym. Sci. 2008, 33, 399.

OLIVEIRA, M. W. et al. Nutrição Mineral e Adubação da Cana-de- açúcar. Informe
Agropecuário, v. 28, n. 239, p.30-43, jul./ago.2007

PRADO, M.A.; GODOY, H.T. Synthetic dyes in foods. Alim. Nutr., Araraquara, v. 14,
n.2, p. 237-250, 2003

SAMPAIO, C. Riscos do corante tartrazina em alimentos e medicamentos. Disponível em:<http://www.saudeemmovimento.com.br/reportagem/noticia_frame.asp?cod_noticia=1 452. 2004&gt>. Acesso em: 17 de Agosto de 2017.