Green stabilization of nanoscale zero-valent iron (nZVI) with rhamnolipids produced by agro-industrial waste: application on nitrate reduction

• Autor(a) principal: Moura, Cinthia Cristine de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/190850
• topic: Biossurfactantes; Química verde; Design experimental; Glicerol; Nanopartícula de ferro zero valente; Águas subterrâneas; Biosurfactants; Green chemistry; Experimental design; Glycerol; Nanoscale zero-valent iron; Groundwater

A contaminação ambiental causada por compostos orgânicos é um importante problema que afeta solos e água superficiais. Para reduzir ou remover esses poluentes, os locais contaminados são geralmente tratados com métodos físicos e químicos. No entanto, a maioria dessas técnicas de remediação é custosa e geralmente leva à remoção incompleta e à produção de resíduos secundários. A nanotecnologia consiste na produção e aplicação de estruturas extremamente pequenas, cujas dimensões estão na faixa de 1 a 100 nm, neste cenário a nanopartícula de ferro zero valente representa uma nova geração de tecnologias de remediação ambiental. É não tóxica, abundante, barata, fácil de produzir, e seu processo de produção é simples. No entanto, a fim de diminuir a tendência de agregação, a nanopartícula de ferro zero é frequentemente revestida com surfactantes. A maioria dos surfactantes é quimicamente sintetizado a partir de fontes petroquímicas, eles são persistentes ou parcialmente biodegradáveis, enquanto oferecem baixos riscos à saúde humana, esses compostos podem prejudicar plantas e animais. Para diminuir o uso de métodos químicos, a síntese e estabilização verde de nanomateriais metálicos apresentam-se como uma opção menos perigosa ao meio ambiente. Os biossurfactantes podem potencialmente substituir qualquer surfactante sintético, eles são compostos extracelulares produzidos por microrganismos, como bactérias, e cultivados em diferentes fontes de carbono, podendo ser substratoshidrofílicos. Os biossurfactantes possuem uma grande variedade de estruturas químicas e propriedadesde superfície e entre eles estão os ramnolipídios que já foram intensamente investigados e estudados. Os ramnolipídios podem ser produzidos pela Pseudomonas aeruginosa em diferentes substratos, incluindo o glicerol. Uma produção bem-sucedida de biossurfactantes depende do uso de materiais renováveis e de baixo custo. O glicerol bruto, principal subproduto do processo de transesterificação em uma usina de biodiesel, é um substrato amplamente utilizado para a produção de ramnolipídios. A fim de obter a melhor temperatura e concentração inicial de glicerol, o design rotacional composto central e o método de superfície de resposta foram empregados para delimitar as melhores condições para aumentar a produção de ramnolipídeos e diminuir o glicerol remanescente no meio. Com o auxílio do Método de Superfície e Resposta foi possível verificar a viabilidade do uso do glicerol bruto livre de sal, atingindo uma produção de 2,63 g/L de ramnolipidios e depleção total da fonte de carbono, no meio otimizado contendo 25 g/L de fonte inicial de carbono a 32 ° C. Em seguida, as nanopartículas de ferro zero foram sintetizadas utilizando a redução química com borohidreto de sódio. Foram testadas duas metodologias: (i) adição de ramnolipídios durante a síntese química e (ii) adição após a síntese. As nanopartículas foram subsequentemente testadas quanto à eficiência na redução de nitrato em água subterrânea simulada sob condições anaeróbias em pH 4. A nanopartícula de ferro zero sintetizada adicionando ramnolipídios após a síntese, mostrou a melhor eficiência com uma taxa de remoção de cerca de 78% de remoção de nitrato e concentração inicial de nitrato de 25. mg/L. O método para preparar nanopartícula de ferro zero, usando ramnolipídios como agente estabilizador, mostrou-se uma alternativa promissora para a funcionalização de superfície da nanopartícula, em substituição a surfactantes sintéticos e tóxicos