Abordagem ecotecnológica no uso de resíduos da agroindústria vitivinícola : aplicação na adsorção de poluentes

Abstract

O elevado volume de resíduos sólidos produzidos pelo beneficiamento e processamento de matérias-primas agrícolas, a sua disposição inadequada que cria passivos ambientais, e o custo que sua destinação correta representa para a fonte geradora fazem com que seja necessário estudar formas de reaproveitamento desses materiais. Dentre os resíduos agroindustriais gerados no Brasil, se destacam, no Estado do Rio Grande do Sul, os da produção vitivinícola. Portanto, este estudo propõe a utilização de resíduos vitivinícolas na preparação de materiais híbridos a serem aplicados como material adsorvente para diversas classes de contaminantes. Os novos materiais híbridos foram sintetizados a partir do método sol-gel com o precursor tetraetoxisilano (TEOS), formando uma rede de sílica tridimensional em torno dos resíduos vitivinícolas. Assim, foram desenvolvidos quatro materiais: os híbridos do bagaço (SGGB) e do engaço (SGGS), e estes seguidos de dopagem com cobre e calcinação (denominados SGGB_Cu e SGGS_Cu). A caracterização morfológica mostrou a superfície irregular e pouco porosa dos materiais. A análise estrutural indicou materiais amorfos, com as principais bandas referentes à celulose, hemicelulose e lignina da estrutura dos resíduos. Os materiais revelaram características microporosas e altas áreas superficiais específicas (aprox. 350 m² g−1). Para avaliar o desempenho dos materiais adsorventes selecionaram-se três classes de compostos: (i) corante, denominado Basic Blue 41; (ii) metal, cobre proveniente de insumo químico utilizado no próprio cultivo da uva; (iii) pesticida orgânico, mancozebe, também utilizado na lavoura de uva. A capacidade máxima de adsorção de corante alcançou aproximadamente 300 mg g−1. Os adsorventes SGGB e SGGS foram capazes de remover o cobre em baixas concentrações (1,0 a 14,0 mg L−1) e os materiais dopados com cobre (SGGB_Cu e SGGS_Cu) permaneceram eficazes na remoção do mancozebe mesmo em altas concentrações (até 7.000 mg L−1, remoção de 35%) em solução aquosa. Dado o exposto, este trabalho apresenta uma alternativa na conversão de resíduos da vitivinicultura em materiais úteis, que podem ser empregados na remediação de águas e efluentes contaminados pelos insumos químicos utilizados no próprio cultivo da uva, fechando o ciclo do sistema de produção e promovendo a valorização dos resíduos da agroindústria do vinho.

The large amount of solid waste produced by processing of agricultural raw materials, its inadequate disposal causing environmental liabilities, and the cost of its correct destination to the generating source make it necessary to study ways of reusing these materials. Among the agro-industrial wastes generated in Brazil, stand out in the state of Rio Grande do Sul, those of wine production. Therefore, this study proposes the use of viniculture residues in the preparation of hybrid materials that can be applied as adsorbent material for several classes of contaminants. The new hybrid materials were synthesized using the sol-gel method with the tetraethoxysilane precursor (TEOS), forming a three-dimensional silica network around the viniculture wastes. Thus, four materials were developed: the hybrid from grape bagasse (SGGB) and from grape stalk (SGGS), followed by copper doping and calcination (labeled SGGB_Cu and SGGS_Cu). The morphological characterization showed the irregular and slight porous surface of the materials. Structural analysis indicated amorphous materials, with the main bands referring to cellulose, hemicellulose and lignin of the grape wastes structure. The materials revealed microporous characteristics and high specific surface areas (approx. 350 m² g−1). In order to evaluate the performance of adsorbent materials, three classes of compounds were selected: (i) dye, called Basic Blue 41; (ii) metal, copper from chemical input used in the grape cultivation itself; (iii) organic pesticide, mancozeb, also used in grape growing. The maximum dye adsorption capacity reached approximately 300 mg g−1. SGGB and SGGS adsorbents were able to remove copper at low concentrations (1.0 to 14.0 mg L−1) and copper doped materials (SGGB_Cu and SGGS_Cu) remained effective at removing mancozeb even at high concentrations (up to 7,000 mg L−1, 35% removal) in aqueous solution. Therefore, this work presents an alternative in the conversion of viniculture solid wastes into useful materials that can be used in the remediation of waters and effluents contaminated by the chemical inputs used in the grape cultivation itself, closing the loop in the production system and promoting the valorization of wine agroindustry solid wastes.