Adsorção de cádmio e crômio hexavalente por biomassa residual do cultivo de consórcio bacteriano com bagaço de cana-de-açúcar

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silva, Janaina Nayara da [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Biorremediação; Cana-de_açúcar; Adsorção; Biomateriais; Microbiologia agrícola
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/314108

O acúmulo de cádmio bivalente (Cd²⁺) e crômio hexavalente (Cr⁶⁺) em corpos hídricos representa uma ameaça significativa à saúde ambiental e humana. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo investigar a adsorção de Cd²⁺ e Cr⁶⁺ por um biossorvente híbrido inédito. O biossorvente de interesse, denominado material residual do cultivo de um consórcio bacteriano (MRCB), foi obtido a partir da incubação do consórcio em meio de cultivo líquido contendo bagaço de cana-de-açúcar como única fonte de carbono. O desempenho do MRCB foi comparado ao do bagaço de cana-de-açúcar, adotado como biossorvente controle (BC). Ambos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e pelo ponto de carga zero (PCZ). Todo os ensaios de biossorção foram conduzidos em batelada, a 30 °C e 150 rpm, com três repetições. O efeito dos fatores pH, tempo de contato (t), concentração inicial de Cd²⁺ e Cr⁶⁺ (Co) e dose do biossorvente (CB) foi avaliado, adotando-se delineamento composto central rotacional (DCCR). Os PCZs foram 6,1±0,1(MRCB) e 5,4±0,1 (BC). As micrografias resultantes da MEV apontaram que o BC tem superfície mais íntegra e compacta, enquanto o MRCB tem estrutura mais irregular e porosa, com poros interconectados. Os espectros de FTIR para BC e MRCB exibiram bandas semelhantes, que evidenciaram a presença de grupamentos hidroxila e carbonila, entre outros. Os resultados do DCCR se ajustaram ao modelo quadrático de regressão, cujos coeficientes de determinação (R²) para a variável resposta percentual de remoção (%R) de Cd²⁺ e Cr⁶⁺ foram, respectivamente: 0,7961 e 0,6888 (BC); 0,7614 e 0,6428 (MRCB). Os fatores pH, Co e CB afetaram significativamente os valores de %R de Cd²⁺ e Cr⁶⁺ para BC e MRCB. Para Cd²⁺, os valores preditos e medidos de %R foram, respectivamente: 97,50 e (86,06±0,00) % com o MRCB; 78,07 e (49,63±5,77×10⁻³) % com o BC. Para Cr⁶⁺, os valores de %R, preditos e medidos, foram respectivamente: 57,90 e (51,49±0,02) % com o MRCB; 52,55 e (45,89±0,04) % com o BC. A biossorção de Cd²⁺ pelo BC foi melhor descrita pelos modelos de isotermas de Dubinin-Radushkevich e de Langmuir, enquanto o MRCB ajustou-se aos modelos de Temkin e de Sips. Para Cr⁶⁺, os dados de ambos os biossorventes ajustaram-se preferencialmente aos modelos de Langmuir e Redlich-Peterson. O MRCB apresentou capacidades adsortivas máximas (qmáx) de 4,02±0,53) mg g⁻¹ para Cd²⁺ e (7,39±1,19) mg g⁻¹ para Cr⁶⁺ enquanto para o BC foram obtidos, respectivamente, para Cd²⁺ e Cr⁶⁺ (3,11±0,43) e (8,43±1,35) mg g⁻¹. Quanto à cinética, a adsorção de Cd²⁺ foi melhor representada pelo modelo de pseudo-primeira ordem, e a de Cr⁶⁺ pelos modelos de pseudo-segunda ordem e Weber-Morris com intercepto elevado. Conclui-se que o MRCB é um biossorvente promissor para remoção de Cd²⁺ e Cr⁶⁺, cujo desempenho, em especial na remoção do Cd²⁺, foi superior ao do BC, nas condições estudadas. Os resultados obtidos contribuem para ampliar o conhecimento sobre a associação de biomassas lignocelulósicas e microbianas em processos de adsorção de metais pesados.