ACOMPANHAMENTO CINÉTICO DA BIODEGRADAÇÃO DE CORANTES TÊXTEIS USANDO MÉTODO DE CALIBRAÇÃO MULTIVARIADA

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Fonte:|abq.org.br/cbq|

AUTORES: AFONSO,R. (UEL) ; BERNARDINO,N.D. (UEL) ; BARRETO,S.R.G. (UEL) ; DOI,S.M.O. (UEL) ; SCARMÍNIO,I.S. (UEL) ; BARRETO,W.J. (UEL)

RESUMO: RESUMO: A contaminação dos corpos de água tem levado ao desenvolvimento de tecnologias, como tratamentos biológicos, que buscam a melhor e mais adequada metodologia de tratamento. A união da espectrofotometria UV-Vis e da calibração multivariada mostrou-se eficiente na determinação de corantes numa mistura. Os corantes Amarelo Procion, Azul Procion e Vermelho Procion foram utilizados para preparação de efluentes, degradação pelo fungo Ganoderma spp. e estudo cinético. A cinética do processo mostrou diminuição da concentração dos corantes em função do tempo por meio da espectrofotometria UV-Vis e calibração multivariada - PLS. As reações seguiram a lei de 1ª ordem e as constantes de velocidade para os corantes acima foram 5,10 x 10-3 h-1; 8,15 x 10-3 h-1 e 1,20 x 10-2 h-1, respectivamente.

INTRODUÇÃO: Os efluentes têxteis caracterizam-se por serem altamente coloridos, devido à presença de corantes que não se fixam na fibra durante o processo de tingimento. A sua própria natureza acarreta-lhe fácil detecção, sendo visíveis mesmo em concentrações baixas (KUNZ et al., 2002). O tratamento desses efluentes é difícil e ineficiente com métodos convencionais porque os corantes apresentam estruturas complexas, natureza sintética, além de serem estáveis à luz e temperatura (MICHNIEWICZ et al., 2008). A degradação biológica está sendo muito utilizada na descoloração de corantes, pois não tem custo elevado, além de ter diversos microrganismos capazes de remover substâncias tóxicas do ambiente (KAMIDA et al., 2005). Os fungos basidiomicetos têm sido apontados como eficientes nessa descoloração, pois têm a habilidade não só de descolorir, mas também de degradar e mineralizar diferentes corantes têxteis (MACHADO et al., 2006). Diferentes métodos têm sido usados para determinação de misturas de corantes em diferentes matrizes como a espectrofotometria UV-Vis. (REVANKAR; LELE, 2007). A determinação espectrofotométrica de misturas de corantes orgânicos é um problema muito complexo devido a interferências espectrais, o que resulta em bandas de absorção amplamente sobreposta. As vantagens da análise espectrofotométrica UV-vis de multi-componentes usando calibração multivariada é a velocidade na determinação de componentes na mistura, além de permitir a análise espectral com seletividade, sensibilidade e precisão (SAHIM et al., 2007). O objetivo do trabalho foi quantificar e estudar a cinética de decomposição individual de cada corante na mistura através da espectrofotometria UV-Vis utilizando o método de calibração multivariada - PLS.

MATERIAIS E MÉTODOS: Os corantes utilizados no estudo foram: Amarelo Procion HE4R, Azul Procion HEGN e Vermelho Procion HE7B. Foram preparadas soluções aquosas estoque dos corantes (1000 mg L-1) e misturas (v/v) para a obtenção da curva de calibração. Foi utilizado um planejamento experimental do tipo centróide-simplex representado por um triângulo, no qual os vértices correspondem às soluções de corantes puros, as arestas às misturas binárias de mesma proporção e o ponto central à mistura ternária de mesma proporção. Misturas ternárias axiais foram incluídas no planejamento, totalizando 10 composições diferentes de misturas dos corantes. Os efluentes foram preparados pesando 0,05g de cada corante em 100mL de água adicionando-se 6 gotas de quimerol, 3g de NaCl (isento de iodo) e 1g de barrilha leve. O microrganismo utilizado no estudo foi o fungo basidiomiceto Ganoderma spp. Os efluentes foram preparados para a descoloração dos corantes pelo fungo com três discos de micélio fúngico em meio de Vogel (2%) suplementado com glucose e extrato de levedura em volume final de 25mL, em erlenmeyer de 125mL. Os pH finais de todos os efluentes foram ajustados para 5, autoclavados e incubados a 28ºC em agitador rotatório orbital, com 180 rpm de agitação. Os cultivos foram interrompidos, em tempos determinados para o estudo cinético, por centrifugação por 20min e filtrados a vácuo com membrana de éster de celulose com poro de 0,45μm. Os espectros UV-Vis de 350 a 800 nm dos efluentes degradados foram obtidos no espectrofotômetro (Thermo Scientific Evolution 60), utilizando cubeta de quartzo com 10mm de caminho óptico e com 3mL de amostra diluída 1:10. Para o tratamento dos dados foi utilizada a regressão por mínimos quadrados parciais, através do programa computacional PARLES 2.1.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 mostra a diminuição da absorvância dos corantes Amarelo Procion, Azul Procion e Vermelho Procion na mistura do efluente nos diferentes tempos estudados, indicando uma boa degradação de cada corante no efluente pelo fungo Ganoderma spp. Para o cálculo da concentração dos corantes na mistura, em cada tempo de degradação, foi corrigida a linha base dos espectros UV-Vis e utilizado o conjunto de calibração do planejamento nas mesmas condições dos efluentes. As concentrações foram obtidas pela PLS através do programa computacional Parles 2.1, usando 3 componentes principais (CP). A PLS foi feita com 3, 4 e 5 CP, sendo que 3 CP apresentou o menor RMSE (raiz quadrada média do erro de previsão) e explicou 99,92% da variância contida nos dados sem perda de informação relevante. Na PLS, os dados foram testados centrados na média e sem pré-tratamento, sendo que os dados sem pré-tratamento apresentaram melhores resultados. As concentrações dos corantes no efluente degradado, em cada tempo, são mostradas na Tabela 1. Através das concentrações calculadas pela PLS foi feito o estudo cinético do processo de degradação obtendo a ordem da reação da descoloração do corante pelo fungo e a constante de velocidade. O gráfico do logaritmo neperiano da concentração de cada corante pelo tempo mostrou que a reação segue uma cinética de 1ª ordem para todos os corantes e que a constante de velocidade (k) para os corantes Amarelo Procion, Azul Procion e Vermelho Procion foram 5,10 x 10-3 h-1; 8,15 x 10-3 h-1 e 1,20 x 10-2 h-1, respectivamente. A constante de velocidade k e a concentração dos corantes em cada tempo mostrou que a degradação do corante Vermelho Procion com o fungo Ganoderma spp. foi mais rápida do que para os outros dois corantes.





CONCLUSÃO: O presente trabalho utilizou a metodologia de PLS permitindo a quantificação dos corantes na mistura. Nesse estudo, a degradação dos corantes Amarelo Procion, Azul Procion e Vermelho Procion pelo fungo Ganoderma spp. se mostrou eficiente, permitindo a utilização desse microrganismo para descoloração de efluentes têxteis, além de ser uma técnica de baixo custo. A reação seguiu a lei de velocidade de 1ª ordem e as constantes de velocidade para os corantes Amarelo, Azul e Vermelho foram 5,10 x 10-3 h-1; 8,15 x 10-3 h-1 e 1,20 x 10-2 h-1, respectivamente.

AGRADECIMENTOS: AGRADECIMENTOS: Ao CNPq e à Fundação Araucária pelo auxílio financeiro. Renata Afonso e Nathália D. Bernardino agradecem à CAPES e ao CNPq pelas bolsas.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
KAMIDA, H. M.; DURRANT, L. R.; MONTEIRO, R. T. R.; ARMAS, E. D. 2005. Biodegradação de efluente têxtil por Pleurotus sajor-caju. Química Nova, 28: 629-632.
KUNZ, A.; PERALTA-ZAMORA, P.; MORAES, S. G.; DURAN, N. 2002. Novas tendências no tratamento de efluentes têxteis. Química Nova, 25: 78-82.
MACHADO, K. M. G.; COMPART, L. C. A.; MORAIS, R. O.; ROSA, L. H.; SANTOS, M. H. 2006. Biodegradation of reactive textile dyes by basidiomycetous fungi from brazilian ecosystems. Brazilian Journal of Microbiology, 37: 481-487.
MICHNIEWICZ, A.; LEDAKOWICZ, S.; ULLRICH, R.; HOFRICHTER M. 2008. Kinetics of the enzymatic decolorization of textile dyes by laccase from Cerrena unicolor. Dyes and Pigments, 77: 295-302.
REVANKAR, M. S.; LELE, S. S. 2007. Synthetic dye decolorization by White rot fungus, Ganoderma sp. WR-1. Bioresource Technology, 98: 775-780.
SAHIN, S.; DEMIR, C.; GÜÇER, S. 2007. Simultaneous UV-vis spectrophotometric determination of disperse dyes in textile wastewater by partial least squares and principal component regression. Dyes and Pigments, 73: 368-376.