Synthesis of cassava starch biopolymer composed with zeolite for the treatment of herbicides contaminated water

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2023.002.0005

Keywords:

Biofilm, Cassava starch, Zeolite, Glyphosate, Adsorption

Abstract

The exacerbated consumption of agrochemicals and the inadequate disposal of pesticide residues has configured many environmental problems, mainly directed to water contamination. In this perspective, zeolites have been promising in adsorption processes because they have a high and selective adsorption capacity, becoming an alternative to this problem. In addition, some configurations of biopolymers have been used in the adsorption of microcontaminants from water, as they have specific features such as biocompatibility, hydrophilicity, polycationic characteristics in an acid medium and the ability to form hydrogen bonds and Van der Walls interactions with the molecules of some contaminants. Thus, in this study, the hybrid compound formed by a biopolymer produced from cassava starch and Beta zeolite was synthesized and characterized, with the purpose of being applied in the adsorption of the glyphosate herbicide. Therefore, in order to verify the crystalline polymorphic phases of Beta zeolite, the X-Ray Diffraction (XRD) method was used. Thermal properties were analyzed using thermogravimetric analysis and differential thermogravimetric analysis. The hydrophilic properties were investigated by studying the degree of swelling of the formed hybrid. Finally, adsorption tests of the glyphosate herbicide were carried out and the removal percentages were determined using the Ion Chromatography (IC) technique. The results of the experiments carried out showed that the biofilm forms a flexible and resistant material to the aqueous medium when immersed for 24 h. It was observed that the hybrid Zeolite Biopolymer has selective adsorptive characteristics for glyphosate, as it presented removal values of 26% to 63% in solutions with glyphosate concentration of 30 to 50 mg.mL-1. Therefore, the hybrid biomaterial indicated significant application in the adsorption of microcontaminants, such as glyphosate herbicide, allowing new possibilities in the fields of adsorption and environmental protection.

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Author Biographies

Antônio Batista de Queiroz Júnior, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte

Bacharel em Ciência e Tecnologia pela Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA (2014 - 2018). Bacharel em Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA (2018 - 2020). Mestre em Ciencias Naturais pelo Programa de Pós-Graduação em Ciências Naturais- PPGCN da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte- UERN (Atual).

Vinícius Patrício da Silva Caldeira, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte

Possui graduação em Química Industrial pela Universidade Estadual da Paraíba (2006), Mestrado (2011) e Doutorado (2013) em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Atualmente é Professor Adjunto da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte. Professor permanente e Coordenador do Programa de Pós-graduação (stricto sensu) em Ciências Naturais. Coordenador do Laboratório de Catálise, Ambiente e Materiais (LACAM), atuando nas linhas de pesquisa: 1) síntese e caracterização de sólidos nanoporosos (catalisadores ou adsorventes) com ênfase em zeólitas, argilas e materiais mesoporosos; 2) Síntese de biocombustíveis; 3) Conversão química de poliolefinas para obtenção de combustíveis; 4) Catálise heterogênea e cinética química aplicada a indústria de petróleo e petroquímica. 

Maria Eduarda Aires Silva, Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Graduanda do curso de Farmácia pela Universidade Estadual da Paraíba - UEPB, Campus I, na cidade de Campina Grande - PB. Participa de projetos extracurriculares voltados para a literatura, sendo coparticipante da editora independente Litterae (@literrae). Atualmente é monitora da disciplina de Química Orgânica Experimental pela UEPB e PIVIC no Laboratório de Avaliação e Desenvolvimento de Biomateriais do Nordeste (CERTBIO) da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG).

Keurison Figueredo Magalhães, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte

Possui graduação em Licenciatura em Química pela Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (2004-2007). Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental (2010-2012) pela Universidade Federal da Grande Dourados. Doutorado em Química pela Universidade Federal do Mato grosso do Sul (2012-2016). Doutorado Sanduíche (PDSE) pela Universidad Complutense de Madrid (Espanha) no Grupo de Sensores Ópticos Químicos y Fotoquímica Aplicada (GSOLFA) (2014-2015). Trabalha com técnicas de espectroscopia óptica, Absorção UV-Vis, Absorção no infravermelho, fluorescência no estado estacionário e fluorescência resolvida no tempo, aplicadas à compostos orgânicos e inorgânicos e Processos Oxidativos Avançados. Atualmente é professor adjunto da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte.

Ana Claudia Bezerra de Queiróz, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte

Licenciada em química pela Universidade do Estado do Rio grande do Norte (UERN). Durante a graduação atuou em projetos de iniciação científica no Laboratório de Catálise Ambientes e Materiais (LACAM) - UERN, desenvolvendo projetos voltados para o estudo de reações de fotodegradação empregando catalisadores nanoporosos, obtenção de catalisadores bifuncionais e aplicação de zeólitas na termodessorção de herbicidas. Atualmente é pós-graduanda no Programa de Pós-graduação em Ciências Naturais (PPGCN) - UERN.

Suely Souza Leal de Castro, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte

Possui graduação em Licenciatura e bacharelado em Química pela Universidade de São Paulo (1990), mestrado em Química pela Universidade de São Paulo (1995) e doutorado em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2000). Atualmente é professora adjunto IV da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Eletroquímica e Química Analítica, atuando principalmente nos seguintes temas: eletroanalítica, desenvolvimento de sensores eletroquímicos, degradação/remoção de poluentes ambientais, tratamento de águas e efluentes, e diagnóstico e monitoramento ambiental.

Anne Gabriella Dias Santos, Universidade do Estado do Rio Grande do Norte

Professora da Universidade do Estado do Rio Grande do Norte . Atualmente desenvolve trabalhos com biocombustível, síntese de nanomateriais , catálise aplicada para processos ambientais e ensino de química. Coordena o projeto de teatro para divulgação científica - FANATicos da Química. Participa como docente permanente do Programa de Pós graduação em Ciências Naturais da UERN.

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Published

2023-06-19

Issue

Vol. 14 No. 2 (2023): Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais - Fev, Mar, Abr 2023

Section

Engenharia Química

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