Produção de espumas de nanocelulose para adsorção de corantes em água

Abstract

O volume de resíduos gerados nas atividades industriais tem aumentado exponencialmente nos últimos anos, causando um impacto severo no meio ambiente e na saúde humana. A questão se agrava, ainda mais, com acidentes ambientais causados por contaminantes químicos, como metais pesados, corantes e óleos. A remoção desses contaminantes ainda é um processo de custo elevado, sendo assim necessário novas metodologias para o tratamento e destinação correta dos efluentes industriais. Um método promissor utilizado no tratamento de resíduos complexos é o processo de adsorção e/ou absorção. A nanocelulose, devido a sua capacidade de se reorganizar em uma estrutura tridimensional, produzindo um material com alta área superficial e porosidade, é um material promissor para aplicação no processo de adsorção. O látex de borracha natural pode atuar como aliado, com ação “reticulante”, para manter a estrutura 3D formada. Considerando esses aspectos, o objetivo do trabalho foi produzir espumas de nanofibrilas de celulose provenientes do bagaço de cana-de-açúcar para a adsorção/absorção de azul de metileno. A celulose foi extraída do bagaço de cana-de-açúcar através da polpação organossolve e do branqueamento. Já a nanocelulose foi obtida a partir das etapas de oxidação e nanofibrilação, essa última realizada utilizando um microfluidizador. Em seguida, as espumas de material adsorvente foram produzidas a partir de uma suspensão de nanocelulose, látex e água, com o objetivo de realizar ensaios de adsorção com contaminantes corante azul de metileno, analisando a adosrção em 24h e 96h. O ensaio de adsorção foi realizado utilizando um espectrofotômetro de luz UV-Vis. A partir dos resultados analisados, é possível determinar a quantidade de corante adsorvido por massa de espuma e também estimar a quantidade máxima de corante adsorvido por massa de espuma, utilizando o ajuste de Langmur. A quantidade máxima de contaminante adsorvido foi de 300 a 520 mg/g de azul de metileno em relação a massa da espuma. A faixa de adsorção máxima encontrada está maior do que a nanocelulose cristalina (101 mg/g de azul de metileno em relação a massa de material) e competitiva com carbonos mesoporosos modificados (40 – 378 mg/g de azul de metileno em relação a massa de material).

The amount of residues produced in industrial activities has exponentially raised in the last years, which has a severe impact in the environment and in public health. This problem is even more worrying when we consider environmental accidents caused by chemical contaminants, such as heavy metals, dyes, and oils. The process to remove those contaminants is still expensive, proving that new methodologies for the treatment and the right destination of those industrial effluents are necessary. A promising method used to treat complex residues is the adsorption and/or absorption. Due to the nanocellulose capacity to reorganize itself in a three-dimensional structure, in order to produce a material with high surface area and porosity, its application in the adsorption process is promising. Because the structure formed cannot be maintained in an aqueous medium, natural rubber latex, that acts as a “cross-linking agent” for the nanocellulose fibres, can be used. Considering these points, this project intends to produce foam from cellulose nanofibrils that were obtained from sugarcane bagasse to use in the methylene blue adsorption/absorption. The cellulose used was extracted from the sugarcane bagasse organosolve pulping and bleaching. Then nanocellulose was obtained by oxidation and nanofibrillation, this last process accomplished using a microfluidizer. Later, the adsorbing material foams were produced from a suspention with nanocellulose, rubber latex and water, with the intent of proceeding with adsorption essays with the contaminant dye methylene blue and analysing the adsorption in 24h and 96h. To run the adsorption essay, a UV-Vis light spectrophotometer was used. From the results, it is possible to determine the amount of dye that was adsorbed in relation to the foam mass and also estimate the maximum amount of dye that can be adsorbed, in relation to the mass foam, using the Langmur adjust. The maximum contaminant quantity adsorbed is in a range from 300 to 520 mg/g of methylene blue in relation to the foam mass. This adsorption range is greater than the one found for crystal nanocellulose (101 mg/g of methylene blue in relation to the material mass) and is competitive when compared to the one found for modified mesoporous carbons (40 – 378 mg/g of methylene blue in relation to the material mass).