Avaliação do processo de biossorção na remoção de íons cobre de soluções aquosas e da cachaça

Abstract

Resumo: A cachaça, aguardente de cana-de-açúcar, é uma bebida destilada, tipicamente brasileira, sendo estimada como a terceira mais consumida no mundo. A legislação define as concentrações limites para contaminantes e compostos secundários presentes na cachaça. Dentre os potenciais contaminantes da bebida, destacam-se os íons de Cu(II) e o carbamato de etila. A formação de carbamato de etila na bebida é potencializada logo após a etapa de destilação, mediante ação catalítica de íons cobre presentes no destilado. Desta forma, a avaliação de processos de separação, como a adsorção, para o processamento da cachaça, possibilita a padronização da bebida no tocante aos limites legais, removendo os íons de cobre e minimizando a formação de carbamato de etila. A utilização de biomateriais em processos adsortivos vem demonstrando resultados positivos para separação de componentes em diversos processos, porém a aplicação desta tecnologia ainda não foi testada para remoção de contaminantes em cachaça. O presente trabalho avaliou o potencial da biossorção, utilizando um biomaterial produzido a base de alginato de sódio e sericina, para remoção de íons cobre de soluções aquosas e da cachaça. Experimentos de adsorção em batelada de íons Cu(II) em solução aquosa foram realizados, utilizando o biossorvente confeccionado, o qual apresentou grande potencial para remoção de íons cobre, com uma capacidade de adsorção de 87,27 mg g-1 a 20 °C. Com base na modelagem cinética, foi verificado que a transferência de massa interna é a limitante da taxa de biossorção dos íons cobre no biossorvente confeccionado. Foi avaliada a reutilização do biossorvente, após cinco ciclos de adsorçãodessorção, o biossorvente manteve a capacidade de biossorção. Ensaios de adsorção em leito fixo foram realizados em distintas vazões de alimentação (1,0 a 2,0 mL min-1) e massa de biossorvente no leito (1,0 a 2,0 g). Observouse que a saturação do leito se deu em tempos elevados, chegando a 168 horas para o ensaio com vazão de 1,0 mL min-1, massa de biossorvente de 2,0 g e concentração inicial de 25 mg L-1 de íons Cu (II). Um estudo de caso foi realizado para avaliação da remoção de íons cobre e perda de compostos voláteis de uma cachaça artesanal, utilizando o biossorvente desenvolvido e dois tipos de adsorventes comerciais, carvão ativado e Amberlite, para fins comparativos. As partículas de sericina e alginato se mostraram eficientes para remoção de íons Cu(II) em cachaça, com concentração inicial de 1,5 mg L-1, sendo mais eficientes que o carvão ativado (remoção de 79,7% para o biossorvente e 54,3% para o carvão ativado), porém, foi observada a remoção de compostos responsáveis pelo aroma da bebida, dentre eles o acetato de etila, 1- propanol e isobutanol. Por fim, foi feita uma análise econômica para avaliação da viabilidade da produção em escala do biossorvente de sericina e alginato de sódio e sua aplicação em escala para o tratamento da cachaça. O custo estimado do adsorvente foi de 10,00 U$/kg, para uma taxa de retorno de 20%. Em um cenário considerando o tratamento em batelada de 500 L de uma cachaça com concentração inicial de 10 mg L-1 de Cu(II), visando a remoção de 90% do contaminante, são necessários apenas 0,70 kg do biossorvente, em contrapartida, são necessários 17,55 kg de carvão ativado.

Abstract: