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Feb 18, 2024

Casca de trigo

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 2575 (2023) Citar este artigo 1647 Acessos 4 Citações 1 Detalhes das métricas altmétricas Os derramamentos de óleo são uma ameaça significativa ao ecossistema marinho que

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 2575 (2023) Citar este artigo

1647 Acessos

4 citações

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Os derramamentos de petróleo são uma ameaça significativa ao ecossistema marinho que requer remoção imediata do ambiente oceânico. Muitas tecnologias têm sido empregadas para limpar derramamentos de óleo. Destes, a adsorção obteve um sucesso proeminente devido à alta eficiência, viabilidade econômica, respeito ao meio ambiente e facilidade de aplicação. A utilização de resíduos agrícolas para a produção de biossorventes tem sido considerada uma abordagem ecologicamente correta e eficiente para a remoção de óleo. Assim, um novo adsorvente de óleo de baixo custo foi preparado via esterificação da palha de trigo (Str) com um grupo benzoíla hidrofóbico, o copolímero resultante (Str-co-Benz) foi caracterizado por FTIR, TGA, DSC e SEM e utilizado em escala laboratorial. O processo de limpeza do derramamento de óleo foi conduzido utilizando um sistema de petróleo bruto-água do mar natural sob diferentes condições de adsorção, como concentração de óleo, dose de adsorvente, tempo de agitação e velocidade. Estudos de equilíbrio foram realizados para determinar a capacidade dos materiais preparados para adsorção de petróleo bruto. Modelos de adsorção de Langmuir e Freundlich foram utilizados para descrever as isotermas experimentais. A confiabilidade dos dados foi examinada e avaliada através da aplicação do programa de metodologia de superfície de resposta. Os resultados mostraram que a adsorção de óleo seguiu um modelo cinético de pseudo-segunda ordem e se ajustou bem ao modelo de Langmuir com capacidade máxima de adsorção de 10,989 e 12,786 g/g para Str e (Str-co-Benz), respectivamente. No geral, a casca de trigo modificada é uma plataforma eficaz para remoção de óleo de ecossistemas marinhos devido ao baixo custo, biodegradabilidade, síntese simples e remoção rápida. Além disso, o sólido resultante pode ser utilizado como combustível em alguns processos industriais, como caldeiras a vapor e incineradores de produção de tijolos.

A poluição ambiental é uma das principais preocupações que ganhou importância significativa nas últimas décadas e está associada a problemas de saúde, incluindo a propagação de várias doenças, como a febre tifóide, a cólera, o cancro e a asma1. As atividades antropogênicas têm resultado em poluição ambiental em todos os meios (ar, água e solo). Estima-se que 24% da carga global de doenças e 23% das mortes se devem a factores ambientais2. Os poluentes ambientais podem ser categorizados em físicos, biológicos e químicos (inorgânicos e orgânicos)3. A poluição física, como a radiação, pode causar defeitos congênitos, queimaduras, algum tipo de leucemia, abortos espontâneos, tumores, câncer de um ou mais órgãos e problemas de fertilidade4. Vírus, bactérias e/ou diversas formas de patógenos constituem os poluentes biológicos, enquanto os poluentes inorgânicos estão relacionados com os elementos potencialmente tóxicos, como mercúrio, chumbo e cádmio. Os poluentes orgânicos incluem os resíduos domésticos, agrícolas e industriais que prejudicam negativamente a vida e a saúde dos animais e dos seres humanos5. O petróleo é o recurso energético mais dominante, bem como uma importante fonte de matérias-primas para polímeros sintéticos e produtos químicos em todo o mundo6. Os derrames de petróleo são um dos problemas ambientais mais catastróficos que afectam negativamente todo o ecossistema e infligem a economia dos países7. Mais de 100 milhões de toneladas de petróleo/dia são transportadas por via marítima, com mais de 4.000 navios-tanque transportando mais de 400 milhões de toneladas de porte bruto em alto mar, colocando a vida marinha e o ecossistema em grave risco8. Devido a desastres naturais, colisões de petroleiros, explosão/incêndio, danos no casco ou encalhe, falhas em oleodutos, falhas em tanques de armazenamento, colapso de poços e guerras, derramamentos de petróleo sobre águas marinhas ou terrestres9. Tipo de óleo, condições do mar e clima, estação do ano, duração e quantidade derramada, características físicas, econômicas e biológicas do local do derramamento, tamanho da área sobre a qual o óleo se espalha e a eficácia da limpeza estão entre os vários parâmetros que determinam quanto custará um derramamento de óleo e sua resposta10. O petróleo pode impactar gravemente todos os organismos vivos, limitando a quantidade de oxigênio que chega à superfície e a presença de componentes altamente tóxicos. Além disso, os contaminantes do petróleo podem poluir diretamente as fontes alimentares humanas, privar os animais e as plantas de alimentos saudáveis, afetar a cadeia alimentar e desperdiçar recursos energéticos11. Portanto, o desenvolvimento de novos materiais para a remoção rápida e eficaz de derramamentos de petróleo é obrigatório para proibir os impactos adversos nos ecossistemas e na saúde humana. Nesse sentido, diversas tecnologias têm sido utilizadas para a limpeza de derramamentos de óleo, incluindo técnicas convencionais físicas, mecânicas (skimmers, sorventes e barreiras), químicas (dispersantes e solidificantes), térmicas e de biorremediação12. Porém, tais métodos sofrem de baixa eficiência de separação, alto custo, baixa estabilidade em ventos e correntes fortes, longo tempo, alteração em plantas e animais aquáticos e geração de poluentes secundários11. A adsorção é um dos métodos mais eficazes para controle de derramamento de óleo devido à sua alta eficiência, baixo custo, simplicidade, operação fácil e rápida, retenção ao longo do tempo e reutilização13. Muitos sorventes quimicamente sintéticos, como esponjas de melamina, polietileno e polipropileno, têm sido utilizados devido à sua alta eficiência de sorção, porém, o alto custo, a complexidade nos processos sintéticos e a não biodegradabilidade são as desvantagens que impedem sua aplicação sustentável . Assim, a busca por novos sorventes recicláveis, econômicos e ecologicamente corretos, com natureza hidrofóbica/oleofílica, é altamente importante no tratamento de derramamentos de óleo. Livrar o meio ambiente dos contaminantes do petróleo usando resíduos celulósicos, por exemplo, casca de arroz, bagaço de cana-de-açúcar e resíduos de papel, de uma forma ecologicamente correta e econômica, ganhou atenção significativa nos últimos anos. Esses sorventes podem ser usados ​​como recebidos ou formados em folhas, barras, almofadas, filtros e conjuntos de fibras15. As inúmeras vantagens dos resíduos celulósicos (biodegradabilidade, baixa densidade, renovabilidade, baixo custo e não toxicidade) aumentaram a tendência de utilização em substituição às fibras sintéticas no meio ambiente e no desenvolvimento industrial16. Além disso, os resíduos sólidos resultantes podem ser utilizados em diversas aplicações, por exemplo, como combustível em alguns processos industriais, tais como caldeiras a vapor e incineradores de produção de tijolos. Vários métodos (decoração química, física e funcional de nanopartículas) têm sido usados ​​para modificar a superfície da fibra, melhorar a resistência ao fogo, a adesão e as propriedades hidrofóbicas, e transformar fibras baratas em materiais caros . A modificação física envolve prensagem mecânica ou trituração e ligação térmica que não tem impacto na melhoria da hidrofobicidade do sorvente natural. Além disso, a decoração com nanopartículas sofre de baixa capacidade e processo de preparação complexo7. A modificação química foi realizada através de alquilação, hidroximetilação, esterificação, acilação e outras reações químicas para remover os constituintes fracos (hemiceluloses e lignina) e, assim, melhorar o desempenho mecânico e de adsorção . A esterificação através do enxerto de polímero na superfície do adsorvente natural é uma abordagem muito simples e de curto prazo para aumentar a capacidade de adsorção de óleo7. Até onde sabemos, o uso de cloreto de benzoíla para modificação de palha de trigo não é adotado. Assim, o objetivo principal do presente estudo foi fabricar novos materiais adsorventes, hidrofóbicos e ecologicamente corretos, à base de resíduos celulósicos, através do processo de esterificação, enxertando palha de trigo com cloreto de benzoíla para aumentar a afinidade por petróleos brutos. O sorvente preparado foi caracterizado e aplicado para remoção de derramamentos de óleo do sistema óleo/água do mar. Os resultados deste estudo podem ajudar os decisores a desenvolver uma estratégia a longo prazo para proteger o ambiente de uma maior deterioração e alcançar a restauração e sustentabilidade ambiental.