Residual lignin from biomass pretreatment for 2G ethanol production as an adsorbent in dye removal

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X39877

Palavras-chave:

Methylene Blue, Eriochrome Black T, Bromocresol Green, Black Liquor

Resumo

Liquid waste from some industrial activities generates a serious environmental impact due to the presence of dyes. However, during the production process of second-generation ethanol, a lignin-rich residue is generated, which may be able to absorb the dyes in the waste. The goal of this work was to test the potential of lignin as a dye-removal adsorbent. Two quantities of precipitated lignin (200 and 500 mg) were tested as adsorbents by contact with Methylene Blue, Eriochrome Black T, and Bromocresol Green dyes. Kinetics curves for the adsorption capacity (Q) of lignin quantities were constructed and the percentage of removal of each dye was calculated. The Q of the three dyes increased with contact time and was higher in the 200-mg treatment; however, the strongest dye removal was presented by the 500-mg treatment. The maximum removal achieved was 84.77% with 500 mg lignin in the methylene blue solution and the minimum was 21.32% with 200 mg in the Bromocresol green solution. Therefore, it is concluded that lignin has potential as an adsorbent, as increased quantities are more efficient in removing dyes.

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Biografia do Autor

Anita Ribas Avancini, Universidade Federal de Pelotas

Dpartamento de agroenergia da EMBRAPA

Juliana Silva Lemões, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS

Doutorado em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. 

Ester Schiavon Matoso, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Doutoranda no Programa de Pós-graduação em Sistemas de Produção Agrícola Familiar - UFPel

Nidria Dias Cruz, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Doutorado em andamento em Ciência e Engenharia de Materiais, UFPEL

Sérgio Delmar dos Anjos Silva, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Pelotas, RS

Pesquisador da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

Cláudia Fernanda Lemons Silva, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, RS

Professor Adjunto da Universidade Federal de Pelotas

Referências

ALMEIDA JMF, SOUZA SPMC, SILVA IN, FERNANDES NS. Proposta de aula experimental utilizando a perlita expandida modificada com ortofenantrolina na remoção do negro de eriocromo T em resíduos de titulometria de complexação. Educación Química. 2017;28:131-139.

ALVIM JC, ALVIM FALS, SALES VHG, SALES PVG, OLIVEIRA EM, COSTA ACR. Biorrefinarias: conceitos, classificação, matérias primas e produtos. J. of Bioen. Food Sci. 2014;1(3):61-77.

BAI H, HE P, CHEN J, LIU K, LEI H, ZHANG X, DONG F, LI H. Electrocatalytic degradation of bromocresol green (wastewater on Ti/SnO2-RuO2 electrode. Water Sci. Technol. 2016;75(1):220-

BALAT, M. Production of bioethanol from lignocellulosic materials via the biochemical pathway: A review. Energ. Convers. Manage. 2010;52(2):858-875.

BARKA N, ABDENNOURI M, MAKHFOUK M. Removal of Methylene Blue and Eriochrome Black T form aqueous solutions by biosorption on Scolymushispanicus. L.: Kinetics, equilibrium and thermodynamics. J. Taiwan Inst. Che. E. 2011;42:320-326.

BES, K, LEMÕES JS, SILVA CFL, SILVA SDD. A. Extração e caracterização da lignina proveniente do pré-tratamento de biomassa para produção de etanol de 2a geração. Eng. Sanit. Ambient. 2019;24(1):55-60.

BORTOLUZ, J. Extração, caracterização e utilização da lignina de Pinus elliottii na remoção de íons Zn2+. [monography] Caxias do Sul: Bacharelado em Química/UCS; 2017. 66 p.

BUDNYAK TM, AMINZADEH S, PYLYPCHUK IV, STERNIK D, TERTYKH VA. LINDSTRÖM, M. E.; SEVASTYANOVA, O. Methylene Blue dye sorption by hybrid materials from technical lignins. J. Environ. Chem. Eng. 2018;6:4997-5007.

CASTRO AM, PEREIRA N. Produção, Propriedades e Aplicação de Celulases na Hidrólise de Resíduos Agroindustriais. Quim. Nova. 2010;33(1):181-188.

GARCIA A, TOLEDANO A, SERRANO L, EGUES I, GONZALEZ

M, MARIN F, LABIDI J. Characterization of lignins obtained by selective precipitation. Sep. Purif. Technol. 2009(68):193-198.

HOLKAR CR, JADHAV AJ, PINJARI, DV, MAHAMUNI, NM. A critical review on textile wastewater treatments: Possible approaches. J. Environ. Manage. 2016;182:351-366.

IBANEZ JG, OLAVARRIETA JLV, RIVERA LH. SANCHEZ, M.A.G.; PINTOR, E.G. A novel combined electrochemical-magnetic method for water treatment. Water Sci. Technol. 2012;65(11):2079-2083.

LOSADA LM, CASTILLO EJL, RESTREPO EAO, GALVIS, EAS, PALMA RAT. Tratamiento de aguas contaminadas com colorantes mediante fotocatálisis con TiO2 usando luz artificial y solar. Rev. P+L. 2017;12(2):50-60.

MANNA S, ROY D, SAHA P, GOPAKUMAR D, THOMAS S. Rapid methylene blue adsorption using modified lignocellulosic materials. Process Saf. Environ. 2017;107:346-356.

MARCO, C. Preparação, caracterização e aplicação de um compósito ferromagnético na remoção do corante verde de malaquita em meio aquoso. [dissertation]. Caxias do Sul: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos

Materiais/UCS; 2015. 79 p.

MICLESCU A, WIKLUND L. Methylene blue, an old drug with new indications? Rom. J. Anaesth. Int. Care. 2010;17:35-41.

MÜNCHEN S, ADAIME MB, PERAZOLLI LA, AMANTÉA BE, ZAGHETE MA. Jeans: a relação entre aspectos científicos, tecnológicos e sociais para o ensino de química. QNEsc. 2015;37(3):172-179.

MURMU BM, BEHERA SS, DAS S, MOHAPATRA RK, BINDHANI BK, PARHI PK. Extensive investigation on the study for the adsorption of Bromocresol Green (BCG) dye using activated Phragmites karka. Indian J. Chem. Techn. 2018;25:409-420.

NASCIMENTO RF, LIMA ACA, VIDAL CB, MELO DQ, RAULINO GSC. Adsorção: aspectos teóricos e aplicações ambientais. Fortaleza: Imprensa Universitária, 2014. 256 p.

NORGREN M, EDLUND H. Lignin: Recent advances and emerging applications. Curr. Opin. in Colloid Interface Sci. 2014;19:409-416.

OLIVEIRA CPM, PIMENTA GHA, SILVA MR, RAMOS MMM, SIQUEIRA M, FONSECA YA. Extração da lignina presente no licor negro para adsorção de íons de metais pesados. Percurso Acadêmico, 2017;7(14).

OSUNTOKUN J, ONWUDIWE DC, EBENSO EE. Aqueous extract of broccoli mediated synthesis of CaO nanoparticles and its application in the photocatalytic degradation of bromocrescol green. IET Nanobiotechnol, 2018;12(7).

RODRIGUES JAR. Do engenho a biorrefinaria. A usina de açúcar como um empreendimento industrial para a geração de produtos bioquímicos e biocombustíveis. Quim. Nova. 2011;34(7):1242-1254.

SHARMA HK, XU C, QIN W. Biological Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Biofuels and Bioproducts: An Overview. Waste Biomass Valor. 2017;7.

SILVA RP, FREITAS KCS, VILA NOVA SP, SOUZA SR, CARDOSO CC. Adsorção de corantes têxteis utilizando a estrutura metal-orgânica [Cu3(BTC)2(H2O)3]n obtida por síntese eletroquímica. Acta Brasiliensis. 2018;2(1):11-14.

SIVAGURUNATHANA P, KUMARB G, MUDHOOC A, RENED ER, SARATALEE GD, KOBAYASHIA T, XUA K, KIMF S, KIMG D. Fermentative hydrogen production using lignocellulose biomass: An overview of pre-treatment methods, inhibitor effects and detoxification experiences. Renew. Sust. Energ. Rev. 2017;77:28-48.

SU CX, LOW LW, TENG TT, WONG YS. Combination and hybridisation of treatments in dye wastewater treatment: A review J. Environ. Chem. Eng. 2016;4:3618-3633.

SUTEU D, MALUTAN T, BILDA D. Removal of reactive dye Brilliant Red HE-3B from aqueous solutions by industrial lignin: Equilibrium and kinetics modeling. Desalination. 2010;26:84-90.

TODORCIUC T, BULGARIU L, POPA VI. Adsorption of Cu(II) from aqueous solution on wheat straw lignin: equilibrium and kinetic studies. Cell. Chem. Technol. 2015;49(5-6):439-447.

WANGA H, PUD Y, RAGAUSKASD A, YANG B. From lignin to valuable products–strategies, challenges, and prospects. Bioresour. Technol. 2019;271:449-461.

WATKINS D, NURUDDIN M, HOSUR M, TCHERBI-NARTEH A, JEELANI S. Extraction and characterization of lignin from different biomass resources. J. Mater. Res. Technol. 2015;4(1):26-32.

YING YL, PUNG SY, ONG MT, PUNG YF. A Comparison Study between ZnO Nanorods and WO3/ZnO Nanorods in Bromocresol Green Dye Removal. Solid State Phenom. 2017;264:87-90.

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Publicado

2019-11-14

Como Citar

Avancini, A. R., Lemões, J. S., Matoso, E. S., Cruz, N. D., Silva, S. D. dos A., & Silva, C. F. L. (2019). Residual lignin from biomass pretreatment for 2G ethanol production as an adsorbent in dye removal. Ciência E Natura, 41, e53. https://doi.org/10.5902/2179460X39877

Edição

CIÊNCIA E NATURA, V. 41, 2019

Seção

Meio Ambiente

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