Desenvolvimento de membranas sustentáveis para remediação ambiental

Abstract

A poluição dos ambientes aquáticos é uma problemática que tem vindo a acompanhar a evolução do ser humano, nomeadamente, o crescimento populacional e suas múltiplas atividades, cada vez mais intensivas. Esta poluição é também causada pelos chamados poluentes emergentes, ou micropoluentes, com putativos impactos nocivos na saúde humana e meio ambiente. Estes impactos ainda não são totalmente conhecidos uma vez que a sua libertação para o ambiente não é legislada e monitorizada. Entre vários poluentes, os metais pesados, nomeadamente o crómio (Cr), apresentam vários impactos na saúde humana e nos organismos aquáticos. Com a crescente preocupação ambiental, as sustentabilidades dos materiais usados são levadas em consideração. Como tal, este trabalho propõe a utilização de materiais de origem natural aliado com a técnica de adsorção, também ela sustentável, como uma alternativa de remoção de Cr(VI), sendo o estado oxidativo de crómio com efeitos mais nocivos para o humano e organismos aquáticos. Neste estudo foram desenvolvidas membranas à base de quitosano e quitosano/lenhina por solvent casting, sem e com reticulação. Em seguida, realizaram-se as caracterizações físico-químicas destas membranas, onde se observaram estruturas não porosas e boa homogeneidade entre todas as amostras. Para além disto, verificou-se que a lenhina e a reticulação não alteram a estabilidade química e térmica da estrutura de quitosano. Neste contexto, as membranas de quitosano apresentam um comportamento hidrofóbico, contrariamente, as membranas de quitosano-lenhina, bem como as reticuladas revelaram um comportamento hidrofílico. Posteriormente, foram realizados testes de adsorção de Cr(VI) com as membranas desenvolvidas. Concluiu-se que as todas as membranas apresentavam uma eficiência de remoção > 90%. Estes resultados comprovam que as membranas desenvolvidas são capazes de remover Cr(VI) em águas preparadas em laboratório. Adicionalmente, comprovou-se também neste trabalho, que estas membranas podem igualmente ser processadas por screen printing. Desta forma, as membranas de quitosano apresentam versatilidade interessante, apresentando propriedades físico-químicas e de adsorção excecionais. A introdução de lenhina e modificação por a reticulação visaram reforçar as propriedades mecânicas e de adsorção. Tendo tudo em consideração, as membranas de quitosano provam ser um excelente material “amigo do ambiente”.

The pollution of aquatic environments is a problem that has been growing along with Human evolution, specifically population growth and the multiple human activities, which are getting increasingly intense and out of control. This pollution is caused by emergent pollutants, also known as micropollutants, which have putative impacts on human health and the environment. The specific impacts aren’t known yet, since its release to the environment is neither legislated nor monitored. Within the broad selection of pollutants, heavy metals, namely chromium, show multiple impacts on human health and aquatic organisms. With the growing environmental uneasiness, the sustainability of the used materials is greatly considered. Hence, this work proposes using materials of natural origin allied with an adsorption technique, which is also sustainable, as an alternative for the removal of Cr(VI), the oxidative chromium state with the worst effects for the different organisms. In this study, chitosan and chitosan/lignin-based membranes were produced through solvent casting with and without reticulation. It was also possible to modify these membranes by reticulation. The physicochemical characteristics of all the developed materials presented a non porous structure and homogeneity. It was confirmed that the lignin and the reticulation don’t affect the chemical and thermic stability of the chitosan structure. Following the line of thought, the chitosan membranes present a hydrophobic behavior; on the other hand, the chitosan-lignin sample and the reticulated ones present hydrophilic behavior. Thereupon, Cr(VI) adsorption tests were realized with the developed membranes. It was possible to conclude that the developed membranes presented a remarkable removal efficiency around 90%. These results prove that the developed membranes can successfully remove the Cr(VI) in water medium. In addition, these membranes can be processed by screen printing. Considering all these factors, the chitosan membranes have exciting versatility, proving to have exceptional physicochemical properties and an excellent adsorption capacity. The introduction of lignin and the modification by reticulation have proven to be an excellent reinforcement for the mechanical and adsorption properties.