Desenvolvimento de catalisador do tipo fenton a base de biochar de casca do fruto do cafeeiro aplicado na degradação de corantes

Abstract

O avanço tecnológico gera águas residuárias complexas, demandando tratamentos eficazes e sustentáveis. Os Processos Oxidativos Avançados (POAs), como o Fenton heterogêneo, destacam-se pela eficácia, reuso de catalisadores e ampla faixa operacional de pH. O biochar (BC), obtido da pirólise de resíduos agroindustriais, como a casca de café, apresenta-se como adsorvente e catalisador eficaz para processos de degradação, devido à sua elevada área superficial e grupos funcionais oxigenados. Este estudo sintetizou um catalisador sólido de biochar funcionalizado com ferro para degradação de azul de metileno, que é biologicamente recalcitrante, via Fenton heterogêneo. Cascas de café provenientes da agroindústria de Monte Carmelo – MG foram pirolisadas a 300, 500 e 700 oC, seguidas de ativação química com HNO3 0,1 mol L-1 e impregnação com FeCl3 0,15 mol L-1 , resultando em catalisadores heterogêneos. A caracterização estrutural por Análise de Área Superficial e Porosidade (ASAP) indicou que o BC500trat@Fe apresentou maior área superficial específica, favorecendo interações com os contaminantes. Ensaios de difração de raios X (DRX) confirmaram a presença de óxidos de ferro ancorados na matriz carbonácea, enquanto a espectroscopia no infravermelho (IV) identificou grupos funcionais relevantes para a adsorção. Ensaios fotocatalíticos demonstraram que esse catalisador obteve a maior taxa de degradação (62,6%), com pHPZC próximo à neutralidade (6,78), favorecendo a adsorção e degradação do corante. O modelo cinético de Bangham-Modificado-Gompertz (BMG) foi o mais adequado (R2 = 0,999), indicando um mecanismo sinérgico de adsorção e degradação. Além disso, testes de reuso mostraram que o catalisador manteve sua eficiência após quatro ciclos, destacando sua viabilidade para aplicações em larga escala. O teste de bioensaio realizado indicou que o método de degradação utilizando o catalisador BC500trat@Fe não gerou subprodutos tóxicos, comprovando a segurança do processo e a ausência de efeitos adversos para organismos biológicos. Os resultados confirmam a eficiência do sistema na degradação do corante azul de metileno, sem comprometer a qualidade ambiental. Conclui-se que o biochar funcionalizado com ferro, especialmente o BC500trat@Fe, apresenta alto potencial para a degradação de poluentes orgânicos,sendo uma alternativa viável e sustentável para a remediação de efluentesindustriais.