Biocarvão de casca de mandioca: estudos de adsorção com Ca2+, Mg2+ e Pb2+ para aplicações ambientais e agrícolas
Biocarvão de casca de mandioca: estudos de adsorção com Ca2+, Mg2+ e Pb2+ para aplicações ambientais e agrícolas
<reverson.silva@arapiraca.ufal.br>
O crescimento
das atividades agroindustriais no Brasil tem intensificado a geração de
resíduos, cujo manejo inadequado pode causar impactos ambientais relevantes,
especialmente relacionados à contaminação de solos e de recursos hídricos.
Nesse contexto, a valorização de resíduos provenientes da cadeia produtiva da
mandioca, cultura de grande importância socioeconômica no país, surge como uma
alternativa promissora para reduzir esses impactos e promover práticas mais
sustentáveis. Este trabalho teve como objetivo investigar o potencial
adsorptivo do biocarvão produzido a partir da casca de mandioca, obtido por
pirólise a 450 °C, na remoção dos cátions Ca²⁺, Mg²⁺ e Pb²⁺
em solução aquosa. Os ensaios de adsorção foram conduzidos em sistema batelada,
com controle de pH, avaliando-se a influência do tempo de contato e da
concentração inicial dos íons metálicos. Os estudos cinéticos mostraram que a
adsorção ocorre de forma rápida nos estágios iniciais, seguida por uma
estabilização gradual do sistema, alcançando o equilíbrio em aproximadamente
1440 min para todos os metais analisados. O modelo cinético de pseudo-segunda
ordem apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais, com elevados
coeficientes de determinação e valores de capacidade de adsorção calculados
próximos aos experimentais, indicando que o processo é predominantemente
controlado pelas interações entre os íons metálicos e os sítios ativos
presentes na superfície do biocarvão. A análise das isotermas de adsorção
indicou a ausência de um platô bem definido, sugerindo que o processo ocorre em
superfícies heterogêneas. O modelo de Freundlich apresentou melhor desempenho
para Ca²⁺, Mg²⁺ e Pb²⁺,
evidenciando a existência de múltiplos sítios de adsorção com diferentes
energias de interação. Observou-se ainda uma maior afinidade do biocarvão pelo
Pb²⁺,
possivelmente associada a mecanismos de complexação superficial e precipitação,
enquanto Ca²⁺ e Mg²⁺ apresentaram comportamento de
adsorção mais moderado, relacionado principalmente a interações eletrostáticas
e processos de troca iônica. De forma geral, os resultados demonstram que o
biocarvão de casca de mandioca possui elevado potencial para aplicação em
processos de remediação ambiental associados a posterior aplicação agrícola,
consolidando-se como uma alternativa sustentável, de baixo custo e
ambientalmente adequada para o tratamento de sistemas aquáticos contaminados
por metais.
The growth of
agro-industrial activities in Brazil has intensified the generation of waste,
whose inadequate management can cause significant environmental impacts,
especially related to soil and water contamination. In this context, the
valorization of waste from the cassava production chain, a crop of great
socio-economic importance in the country, emerges as a promising alternative to
reduce these impacts and promote more sustainable practices. This work aimed to
investigate the adsorptive potential of biochar produced from cassava peel,
obtained by pyrolysis at 450 °C, in the removal of Ca²⁺, Mg²⁺, and Pb²⁺ cations in aqueous solution. Adsorption tests were conducted in a batch
system, with pH control, evaluating the influence of contact time and initial
concentration of metal ions. Kinetic studies showed that adsorption occurs
rapidly in the initial stages, followed by a gradual stabilization of the
system, reaching equilibrium in approximately 1440 min for all metals analyzed.
The pseudo-second-order kinetic model showed the best fit to the experimental
data, with high coefficients of determination and calculated adsorption
capacity values close to the experimental ones, indicating that the process
is predominantly controlled by the interactions between metal ions and the
active sites present on the biochar surface. The analysis of the adsorption
isotherms indicated the absence of a well-defined plateau, suggesting that the
process occurs on heterogeneous surfaces. The Freundlich model showed better
performance for Ca²⁺, Mg²⁺, and Pb²⁺, evidencing the existence of
multiple adsorption sites with different interaction energies. A greater
affinity of biochar for Pb²⁺ was also observed, possibly
associated with surface complexation and precipitation mechanisms, while Ca²⁺ and Mg²⁺ showed more moderate adsorption
behavior, mainly related to electrostatic interactions and ion exchange
processes. Overall, the results demonstrate that cassava peel biochar has high
potential for application in environmental remediation processes associated
with subsequent agricultural application, establishing itself as a sustainable,
low-cost, and environmentally sound alternative for the treatment of aquatic
systems contaminated by metals.
Dr. Santos, Cícero Gomes dos.
Dr. Santos, Diógenes Meneses dos.
Cátions - Adsorção.
Água - Tratamento.
Metais - Solução aquosa.
Biochar.