Nanopartículas de lignina do pseudocaule da bananeira como adsorvente para remoção de íons de metais pesados

• Processo: 24/09527-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 26 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Recursos Florestais e Engenharia Florestal - Energia de Biomassa Florestal
• Pesquisador responsável: Adilson Roberto Gonçalves
• Beneficiário: Rosangela Almeida Maia
• Supervisor: Bruno Dufau Mattos
• Instituição Sede: Instituto de Pesquisa em Bioenergia (IPBEN). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rio Claro. Rio Claro , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Aalto University, Finlândia
• Vinculado à bolsa: 20/01900-9 - Ligninas de resíduos da banana avaliadas como agente quelante e em formulações de liberação controlada, BP.DD
• Assunto(s): Lignina Metais pesados Nanopartículas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adsorvente | Lignina | Metais Pesados | Nanopartículas | Pseudocaule | tecnologias de produtos florestais e biotecnologia de ponta.

Resumo

As águas residuais contêm vários poluentes e contaminantes, incluindo poluentes orgânicos, micropoluentes, patógenos, nutrientes para plantas e íons de metais pesados. Esses contaminantes nas águas residuais causam sérios problemas ambientais, e mitigá-los é crucial para aumentar a quantidade de água potável e minimizar os danos causados ao meio ambiente. Os íons de metais pesados, derivados principalmente das indústrias, são poluentes significativos em águas residuais, sendo altamente tóxicos e prejudiciais ao meio ambiente, aos animais e aos seres humanos. Dentre os diversos métodos desenvolvidos e utilizados para remoção de metais pesados de águas residuárias, o processo de adsorção é o mais atrativo devido à sua eficácia, baixo custo e versatilidade no uso de diferentes adsorventes. Os materiais renováveis têm ganhado atenção como adsorventes devido à sua abundância, baixo custo e excelentes propriedades. A biomassa lignocelulósica, composta por celulose, hemicelulose e lignina, é um dos materiais mais promissores e sustentáveis para o desenvolvimento de produtos para a substituição de produtos derivados de combustíveis fósseis. Dentre as diversas biomassa disponíveis, a bananeira produz uma quantidade significativa de resíduos, que em grande parte não são utilizados e descartados de forma indevida, causando problemas ambientais. Dentre esses resíduos, o pseudocaule é o mais produzido, composto por 41,9% de celulose, 14,8% de hemicelulose e 14,02% de lignina. A lignina, um polímero aromático heterogêneo, é formada basicamente a partir da polimerização de três álcoois primários: álcoois p-coumarílico, coniferílico e sinapílico, os quais formam as ligninas p-hidroxifenil (H), guaiacil (G) e siringil (S). Sua estrutura é composta por diferentes grupos funcionais, incluindo grupos de hidroxila alifáticas, carbonila, hidroxila fenólica e metoxila, os quais influenciam suas propriedades físicas e químicas, fazendo da lignina um material atrativo para ser usado como adsorvente para remoção de metais pesados. Além disso, a modificação da estrutura da lignina aumenta as suas propriedades e afinidade com os poluentes da água. Nesse contexto, as nanopartículas de lignina (LNPs) promovem a valorização da lignina, pois possuem a maioria das propriedades originais da lignina, exibindo uma maior área superficial, melhor dispersão, difusão e química de superfície ajustável. Além disso, o uso de lignina modificada para produzir LNPs para adsorção aumenta a eficiência das propriedades de adsorção. Assim, este projeto tem como objetivo a modificação da lignina soda extraída do pseudocaule da bananeira pelo método de carboximetilação, seguido da produção de nanopartículas de lignina (LNPs) a partir da lignina carboximetilada e não modificada, para serem utilizadas como adsorventes na remoção de metais pesados como íons Cu(II) e Pb(II). A lignina e as nanopartículas de lignina serão minuciosamente caracterizadas pelas técnicas de RMN, GPC, FTIR, DLS, SEM, TEM, AFM e XSP, e sua capacidade de adsorção será avaliada para determinar sua eficiência na remoção de íons de metais pesados de águas residuais. Esta abordagem visa aumentar a valorização da lignina do pseudocaule da bananeira e desenvolver um material nanoadsorvente sustentável e eficaz para a remediação ambiental.