Produção de hidrocarvões a partir de resíduos da indústria madeireira (Eucalyptus grandis e Pinus caribaea) para biossorção de azul de metileno e amarelo tartrazina

Abstract

Resumo: A madeira é um dos recursos renováveis mais abundantes do mundo. No entanto, grandes volumes de resíduos são gerados nas perdas e cortes de serras de madeira sendo um importante problema ambiental. Assim, este trabalho tem como objetivo avaliar a produção de hidrocarvão a partir de resíduos de madeira de Eucalipto grandis (EUC) e Pinus caribea (PIN) combinados com tratamento ácido-base para serem aplicados na adsorção dos corantes Azul de Metileno (MB) e Amarelo Tartrazina (TAR). A hidrocarbonização foi realizada a 200 ou 240 °C por 12 ou 24 h, em meio ácido ou básico e a sigla de cada adsorvente relaciona esses parâmetros (exemplo: EUC-200-12-A). Verificou-se a presença de grupos funcionais correspondentes à celulose, hemicelulose e lignina nas bandas dos espectros de ATR-FTIR. O pHPCZ dos hidrocarvões em meio ácido variaram entre 3,26 - 3,40 (EUC) e 2,66 - 4,12 (PIN) e em meio básico variaram de 4,61 - 5,16 (EUC) e 4,46 - 5,76 (PIN). A remoção máxima de MB para os hidrocarvões de Eucalipto atingiram 95% e 97% e os de Pinus atingiram de 97% a 99% em pH 11,0 para os hidrocarvões preparados em meio ácido e meio básico, respectivamente. Contrariamente, a melhor remoção de TAR foi alcançada em pH 2,0, para o eucalipto 21,1% e 18,4%, ja para o pinus 27,5% e 20% para os preparados em meio ácido e básico, respectivamente. O modelo de pseudo-segunda ordem (PSO) melhor se ajustou à adsorção de MB e TAR para o Eucalipto e Pinus in natura e nos hidrocarvões EUC-200-24-B e PIN-200-24-B. Além disso, para o eucalipto o modelo de Sips se ajustou melhor aos dados do MB (qm = 125,4 mg g-1), já o modelo de Toth foi considerado o mais adequado para MB (qm = 132,2 mg g-1 para EUC-200-24-B, 130 mg g-1 para PIN e 146-147 mg g-1 para PIN-200-24-B) e TAR (qm = 16 mg g-1 para EUC, 18,1 mg g-1 para EUC-200-24-B, 18 mg g-1 para PIN e 23 mg g-1 para isotermas de adsorção de PIN-200-24-B). Portanto, a hidrocarbonização de resíduos gerados da indústria madeireira em ambientes ácidos e básicos tem grande potencial para a produção de biossorventes, promovendo assim uma maior sustentabilidade neste setor.

Abstract: Wood is one of the most abundant renewable resources in the world. However, large volumes of waste are generated in the losses and cuts of wood saws, being an important environmental problem. Thus, this work aims to evaluate the production of hydrochar from wood residues of Eucalyptus grandis (EUC) and Pinus caribea (PIN) combined with acid-base treatment to be applied in the adsorption of the dyes Methylene Blue (MB) and Yellow Tartrazine (TAR). Hydrocarbonization was carried out at 200 or 240 °C for 12 or 24 h, in acid or basic medium and the abbreviation of each adsorbent relates these parameters (example: EUC-200-12-A). The presence of functional groups corresponding to cellulose, hemicellulose and lignin was verified in the bands of the ATR-FTIR spectra. The pHPCZ of the hydrochars in acid medium ranged from 3.26 - 3.40 (EUC) and 2.66 - 4.12 (PIN) and in basic medium ranged from 4.61 - 5.16 (EUC) and 4.46 - 5.76 (PIN). The maximum removal of MB for the Eucalyptus hydrochars reached 95% and 97% and the Pinus ones reached 97% to 99% at pH 11.0 for the hydrochars prepared in acidic and basic medium, respectively. In contrast, the best TAR removal was achieved at pH 2.0, for eucalyptus 21.1% and 18.4%, and for pine 27.5% and 20% for those prepared in acidic and basic media, respectively. The pseudo-second order model (PSO) best fitted the adsorption of MB and TAR to Eucalyptus and Pinus in natura and to hydrochars EUC-200-24-B and PIN-200-24-B. In addition, for eucalyptus, the Sips model was better adjusted to the MB data (qm = 125.4 mg g-1), whereas the Toth model was considered the most suitable for MB (qm = 132.2 mg g-1). 1 for EUC-200-24-B, 130 mg g-1 for PIN and 146-147 mg g-1 for PIN-200-24-B) and TAR (qm = 16 mg g-1 for EUC, 18.1 mg g-1 for EUC-200-24-B, 18 mg g-1 for PIN and 23 mg g-1 for PIN-200-24-B adsorption isotherms). Therefore, the hydrocarbonization of waste generated from the wood industry in acidic and basic environments has great potential for the production of biosorbents, thus promoting greater sustainability in this sector.