5.1 Conclusões
O presente trabalho teve como objetivo investigar a remoção do íon metálico de Ni2+ pelo resíduo da extração do alginato da alga marinha Sargassum filipendula. Os dados obtidos mostraram que os rendimentos do alginato extraído da alga estão de acordo com a literatura, indicando que boa parte dele ainda estava presente no biomaterial, e que as quantidades de resíduo resultante da primeira e segunda extração foram elevadas, incentivando o uso deste como bioadsorvente.
O estudo de especiação metálica por simulação forneceu a faixa de pH a ser trabalhada para se evitar a precipitação química do íon metálico, deste modo determinou-se trabalhar em pH 3,5 a fim de se evitar a precipitação química de outros metais de estudo, cujos resultados serão comparados aos deste trabalho.
Analisando os espectros de infravermelho da alga e dos resíduos (I e II) percebe-se grande semelhança, já que os biomateriais apresentam os grupos funcionais característicos do alginato mesmo após sua extração. Estes resultados juntamente com o MEV-EDX e teste de afinidade não mostraram diferenças expressivas em relação aos resíduos, considerando que a remoção de níquel pelo resíduo II, não sofreu modificações ou aumentos significativos, uma segunda etapa de extração se torna inviável. Deste modo, optou-se por utilizar o resíduo da primeira extração (resíduo I) como bioadsorvente nos experimentos seguintes deste trabalho, onde foi avaliada a adsorção monocomposto de níquel.
O estudo cinético mostrou que no início a quantidade de metal adsorvida aumenta rapidamente, mas depois de certo tempo, ocorre a dessorção de níquel provavelmente por uma competição pelos sítios ativos e troca iônica com cátions presentes no bioadsorvente. O modelo de Transferência de Massa em Filme Externo foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais com um R2 de 0,9696 na concentração de 1,5 mmol/L. Em todos os casos o modelo de difusão intrapartícula não se ajustou adequadamente aos dados experimentais, indicando que a difusão intrapartícula não é o mecanismo determinante, o que foi comprovado a partir do ajuste do modelo de Boyd.
O estudo de equilíbrio mostrou isotermas extremamente favoráveis para as temperaturas de 20 e 30 ºC e isotermas favoráveis para as temperaturas de 40 e 50 ºC. Os dados de equilíbrio de bioadsorção do Ni(II) foram melhor ajustados pelo modelo Langmuir, com capacidade máxima de adsorção de 1,0411 mmol/g a 50 ºC. A quantidade bioadsorvida de Ni(II) pelo resíduo aumenta com o aumento da temperatura caracterizando um processo
endotérmico, o que foi comprovado através do estudo termodinâmico, que mostrou ainda que o processo de bioadsorção é espontâneo.
Buscando a aproximação da realidade industrial, foram realizados ensaios dinâmicos em leito fixo. Primeiramente avaliando e fixando a vazão ótima de operação através do estudo fluidodinâmico, que foi de 0,5 mL/min e em seguida, a influência da concentração inicial no processo de bioadsorção, que foi de 1 mmol/L. Ambos os resultados foram obtidos através da avaliação dos parâmetros de eficiência, os quais são melhores quando se obtém uma menor ZTM e maior %Remt, sendo a máxima remoção de níquel com vazão (0,5 mL/min) e
concentração (1 mmol/L) ótimas de 45 %.
Utilizando cloreto de cálcio como eluente e visando avaliar o quão regenerável era o bioadsorvente foram realizados dois ciclos de adsorção e dessorção. O primeiro ciclo de adsorção mostrou um comportamento próximo da idealidade com %Remt de 43 %, já no
segundo ciclo foi observado um distanciamento do comportamento original com rápida ruptura e região extensa entre os pontos de ruptura e saturação da coluna, com %Remt de
38 %. As curvas de dessorção mostraram um comportamento típico, com elevadas concentrações do metal no início, seguido de um patamar constante, chamado de limite da dessorção. Embora haja um crescimento da capacidade de dessorção com a continuação seqüencial dos ciclos, o comportamento dos ciclos de adsorção/dessorção mostrou que a coluna não suportaria outros ciclos de adsorção, portanto, a remoção de níquel com o resíduo deve ser realizada em, no máximo, dois ciclos. Mesmo sendo realizado em apenas dois ciclos de adsorção, o bioadsorvente se mostra economicamente atrativo, realizando a remoção do níquel de forma eficiente, além de possuir baixo custo se comparado com outros adsorventes comumente utilizados. O modelo de Yan et al foi o mais preditivo para os dados obtidos em coluna em todos os ensaios.
Por fim, realizou-se a comparação do bioadsorvente antes e após a bioadsorção de níquel, pela caracterização dos mesmos. As análises de microscopia mostraram que o processo de bioadsorção foi homogêneo e indicaram grande quantidade de íons Ca, Mg, Na, Al, Fe e K, que são componentes da estrutura da alga devido o contato com a água do mar e a interação destes íons com o alginato. Observou-se ainda uma redução ou desaparecimento destes íons após a bioadsorção de níquel, indicando que o mecanismo de troca iônica pode estar ocorrendo. Os resultados de FTIR mostraram que os grupos carboxílicos presentes no biopolímero alginato são os principais responsáveis pela bioadsorção de metais tóxicos, porém grupos amino e sulfurosos também podem estar envolvidos em menor intensidade.
Este trabalho apresenta um novo bioadsorvente alternativo e renovável para a remoção de metais tóxicos, em especial do níquel, incentivando o uso e o reaproveitamento do resíduo da extração do alginato, que na maioria das vezes é descartado ou utilizado como ração animal.
5.2 Sugestões para trabalhos futuros
Após os estudos realizados nesse trabalho, para dar continuidade e obter avanços nesta área apresentam-se as sugestões:
Realizar uma cinética com a análise dos íons Na, Mg, K e Ca para verificar/comprovar o mecanismo de troca iônica durante o processo de remoção;
Realizar um estudo de recuperação do íon metálico utilizando outros eluentes;
Realizar ensaios em sistema estático e dinâmico para soluções multicompostas, visando a maior proximidade à realidade dos efluentes industriais;
Utilizar efluentes reais das indústrias nos ensaios de bioadsorção, com o intuito de avaliar os efeitos de outros tipos de poluentes na remoção de íons.