Utilização de briófitas como biossorvente na remoção de metais em matriz de água superficial

Abstract

Os metais em água não se degradam ao longo do tempo, são contaminantes pertencentes ao grupo dos poluentes persistentes, e podem apresentar características de bioacumulação nos seres vivos e biomagnificação na teia trófica, sendo responsáveis pela geração de danos aos ecossistemas e, potencialmente, à saúde humana. A partir desta perspectiva, a aplicação de técnicas eficientes capazes de remover/reduzir metais presentes na água é fundamental para diminuir os impactos que estes elementos podem causar aos seres humanos e aos organismos aquáticos. Deste modo, a biossorção é um processo que utiliza materiais biológicos no desenvolvimento de adsorventes alternativos e mais viáveis economicamente para remoção de contaminantes presentes em amostras de água, é considerada como uma técnica ecológica. Em nosso estudo a escolha pela utilização das espécies de briófitas Sphagnum perichaetiale Hampe e Ricciocarpos natans (L.) Corda, se deve ao fato destas pertencerem a um grupo de plantas cosmopolita, serem resistentes às alterações ambientais e espécies com possibilidade de cultivo para posterior utilização como biossorventes, além de nativas do Rio Grande do Sul e já terem sido empregadas em outro estudo de biossorção, conduzido pelo grupo de pesquisa, que reconhece a eficiente capacidade de absorção de ambas espécies. Assim, o presente trabalho: 1) avaliou os principais aspectos relacionados à aplicação ambiental de musgos na remoção de contaminantes através de mecanismos de biossorção e fitorremediação, utilizando o software VOSviewer na elaboração de mapas bibliométricos acerca do tema e empregando informações obtidas na plataforma Web of Science; 2) analisou a capacidade de biossorção da espécie de musgo Sphagnum perichaetiale Hampe na remoção de cádmio (Cd), e das espécies R. natans (L.) Corda e S. perichaetiale, em atuação sinérgica, observando o potencial de remoção dos metais ferro (Fe) e cromo (Cr), em amostras aquosas, visando a aplicabilidade posterior da técnica na remediação de águas contaminadas, contribuindo científica e socialmente para o desenvolvimento de uma tecnologia ecológica em vista da melhoria na qualidade das águas. A busca relacionada a aplicação de musgos na fitorremediação e biossorção encontrou mais de 300 publicações. Deste total, observou-se que a maioria dos estudos foram desenvolvidos a partir do ano de 2005 para ambas áreas de pesquisa, sendo que estudos empregando musgos na fitorremediação tiveram maior número de publicações (n=17) em 2020, demonstrando assim que o uso deste grupo está em crescente desenvolvimento e apresenta valioso potencial de aplicação nestes campos de aplicação. Em relação aos resultados experimentais, observou-se elevada capacidade da espécie S. perichaetiale na remoção do metal Cd. Entre as três granulometrias avaliadas, a G1 (0,495 mm < dp < 0,248 mm) demonstrou melhor desempenho na remoção do metal. Para os resultados de atuação sinérgica das espécies, também foi observada remoção eficiente dos metais Fe e Cr, com remoções de 94 % do ferro presente na solução e 100 % do cromo presente nas amostras, com o emprego da biomassa seca. A partir destes resultados, é possível concluir a viabilidade de utilização de ambas espécies como agentes fitorremediadores e biossorventes naturais na remoção de contaminantes metálicos presentes em amostras de água.

Metals in water do not degrade over time, are contaminants belonging to the group of persistent pollutants, and can present characteristics of bioaccumulation in living beings and biomagnification in the trophic web, being responsible for causing damage to ecosystems and, potentially, to health human. From this perspective, the application of efficient techniques capable of removing/reducing metals present in water is essential to reduce the impacts that these elements can cause to humans and aquatic organisms. Thus, biosorption is a process that uses biological materials in the development of alternative and more economically viable adsorbents for removing contaminants present in water samples, it is considered an ecological technique. In our study, the choice to use the bryophyte species Sphagnum perichaetiale Hampe and Ricciocarpos natans (L.) Corda is due to the fact that they belong to a cosmopolitan group of plants, are resistant to environmental changes and are species that can be cultivated for later use. as biosorbents, in addition to being native to Rio Grande do Sul and having already been used in another biosorption study conducted by the research group, which recognizes the efficient absorption capacity of both species. Thus, the present work: 1) evaluated the main aspects related to the environmental application of mosses in the removal of contaminants through biosorption and phytoremediation mechanisms, using the VOSviewer software in the elaboration of bibliometric maps on the subject and using information obtained from the Web of Science; 2) analyzed the biosorption capacity of the moss species Sphagnum perichaetiale Hampe in the removal of cadmium (Cd), and of the species R. natans (L.) Corda and S. perichaetiale, in synergistic action, observing the potential for removal of iron metals (Fe) and chromium (Cr), in aqueous samples, aiming at the subsequent applicability of the technique in the remediation of contaminated water, contributing scientifically and socially to the development of an ecological technology with a view to improving water quality. The search related to the application of mosses in phytoremediation and biosorption found more than 300 publications. Of this total, it was observed that most of the studies were developed from the year 2005 onwards for both areas of research, and studies using mosses in phytoremediation had the highest number of publications (n=17) in 2020, thus demonstrating that the use of this group is under increasing development and presents valuable application potential in these application fields. Regarding the experimental results, a high capacity of the species S. perichaetiale in the removal of Cd metal was observed. Among the three evaluated particle sizes, G1 (0.495 mm < sd < 0.248 mm) showed better performance in metal removal. For the results of synergistic action of the species, efficient removal of Fe and Cr metals was also observed, with removals of 94% of the iron present in the solution and 100% of the chromium present in the samples, with the use of dry biomass. From these results, it is possible to conclude the viability of using both species as phytoremediation agents and natural biosorbents in the removal of metallic contaminants present in water samples.