Produção de filtro à base de farinha de casca de banana, abacate e erva mate para a descontaminação de metais pesados da água

Abstract

A contaminação por metais pesados é um desafio ambiental significativo, resultado principalmente de atividades industriais e do descarte inadequado de resíduos. Devido à sua toxicidade, persistência e capacidade de acumulação, esses elementos representam risco à saúde humana, à fauna, à flora e à qualidade da água. Apesar da existência de normas de controle, a remoção eficiente desses poluentes ainda requer soluções práticas e sustentáveis. Nesse contexto, o desenvolvimento de filtros à base de materiais naturais surge como uma alternativa promissora para o tratamento de água e efluentes industriais. O presente trabalho avaliou a eficiência de um filtro bioadsorvente elaborado a partir de farinhas de casca de banana, casca de abacate e erva-mate na remoção de metais pesados, especificamente zinco (Zn) e cobre (Cu). O método de filtração utilizado foi adaptado de Basso (2013), utilizando destilação a vácuo. As cascas foram inicialmente secas em estufa a 105°C, trituradas e peneiradas para obtenção de partículas finas, que foram posteriormente utilizadas na confecção do filtro, em combinação com papel de filtro e feltro em camadas. Soluções aquosas de metais pesados foram preparadas em concentrações conhecidas, permitindo o monitoramento da capacidade de retenção do filtro. Os resultados demonstraram que o filtro apresentou maior adsorção absoluta de cobre, com 3,434 g retidos, correspondente a 41,78% de rendimento de adsorção, enquanto o zinco apresentou menor adsorção absoluta (0,831 g), mas maior retenção percentual em relação à massa inicial do metal, com 83,1%. A diferença entre adsorção e retenção reflete a influência da concentração inicial do metal e das características físico-químicas de cada íon. O teste qualitativo com hidróxido de amônio (NH₄OH) confirmou a retenção do cobre, pois a ausência de coloração azul no filtrado indicou que o metal foi efetivamente removido pela mistura de bioadsorventes. A eficácia observada é atribuída à presença de grupos funcionais, como carboxila, fenólico e amina, nas farinhas vegetais, capazes de interagir com íons metálicos por complexação, troca iônica e adsorção física. O desempenho diferenciado entre zinco e cobre evidencia que a eficiência do filtro pode variar conforme a natureza química do metal e a concentração presente na solução. Apesar dos resultados promissores, limitações ainda existem, especialmente relacionadas à capacidade absoluta de retenção de determinados metais. Possíveis melhorias incluem ajuste das proporções da mistura de farinhas para maximizar sítios ativos, otimização da granulometria e densidade do filtro para ampliar a área de contato, e modificações químicas da matriz vegetal para intensificar a presença de grupos funcionais específicos. Tais aprimoramentos podem tornar o bioadsorvente mais seletivo e eficiente, ampliando sua aplicabilidade em larga escala. Portanto, a mistura de farinha de casca de banana, casca de abacate e erva- mate mostrou-se eficaz na remoção de metais pesados, destacando-se como uma alternativa sustentável e prática para o tratamento de água e efluentes industriais, contribuindo para a redução da poluição hídrica e a proteção da saúde pública e do meio ambiente.

Heavy metal contamination is a significant environmental challenge, primarily resulting from industrial activities and improper waste disposal. Due to their toxicity, persistence, and bioaccumulative potential, these elements pose risks to human health, wildlife, plants, and water quality. Despite existing regulatory standards, the efficient removal of these pollutants still requires practical and sustainable solutions. In this context, the development of filters based on natural materials emerges as a promising alternative for treating water and industrial effluents. This study evaluated the efficiency of a bioadsorbent filter made from banana peel, avocado peel, and yerba mate powders in removing heavy metals, specifically zinc (Zn) and copper (Cu). The filtration method was adapted from Basso (2013), using vacuum distillation. The peels were initially dried in an oven at 105°C, ground, and sieved to obtain fine particles, which were subsequently incorporated into the filter in combination with filter paper and felt in layers. Aqueous solutions of heavy metals were prepared at known concentrations, allowing monitoring of the filter’s retention capacity. Results showed that the filter exhibited the highest absolute adsorption for copper, with 3.434 g retained, corresponding to a 41.78% adsorption yield, while zinc showed lower absolute adsorption (0.831 g) but higher percentage retention relative to the initial metal mass, at 83.1%. The difference between adsorption and retention reflects the influence of the metal’s initial concentration and the physicochemical characteristics of each ion. A qualitative test with ammonium hydroxide (NH₄OH) confirmed copper retention, as the absence of blue coloration in the filtrate indicated that the metal was effectively removed by the bioadsorbent mixture. The observed efficacy is attributed to the presence of functional groups, such as carboxyl, phenolic, and amine groups, in the plant powders, capable of interacting with metal ions through complexation, ion exchange, and physical adsorption. The differential performance between zinc and copper demonstrates that filter efficiency can vary depending on the chemical nature of the metal and its concentration in solution. Despite promising results, limitations remain, particularly regarding the absolute retention capacity for certain metals. Possible improvements include adjusting the proportions of the powder mixture to maximize active sites, optimizing filter particle size and density to increase contact area, and chemically modifying the plant matrix to enhance the presence of specific functional groups. Such enhancements could make the bioadsorbent more selective and efficient, expanding its applicability on a larger scale. Therefore, the mixture of banana peel, avocado peel, and yerba mate powders proved effective in removing heavy metals, highlighting it as a sustainable and practical alternative for water and industrial effluent treatment, contributing to reduced water pollution and the protection of public health and the environment.