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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Embargo Date: 2024-07-11
Title: Biolixiviação de metais contidos em resíduos de placas de circuito impresso de computadores por acidithiobacillus ferrooxidans e por cultura mista submetida a campo magnético
Alternate title (s): Biolixivation of metals contained in residues from printed circuit boards of computers by Acidithiobacillus ferrooxidans and by mixed culture submitted to magnetic field
Author: Silva, Jessica Gatti
First Advisor: Resende, Miriam Maria de
First coorientator: Cardoso, Vicelma Luiz
First member of the Committee: Ferreira, Juliana de Souza
Second member of the Committee: Oliveira, Thamayne Valadares de
Third member of the Committee: Cabral, Bruna Vieira
Fourth member of the Committee: Sousa Júnior, Ruy de
Summary: O avanço da tecnologia e o aumento na produção de placas de circuito impresso (PCIs) utilizadas em produtos elétricos e eletrônicos, como os computadores, aumentaram a quantidade de resíduos oriundos dessas placas e tornou-se uma fonte de preocupação devida a sua nocividade e pela possibilidade de recursos na reciclagem. O destino destes equipamentos é a incineração, porém, quando dispostos em aterros, metais como o chumbo, cádmio e mercúrio podem ser lixiviados, contaminando o solo. A biolixiviação na recuperação de metais de PCIs possui como vantagens: a economia de insumos (ácidos e agentes oxidantes) utilizados em processo hidrometalúrgico convencional, a baixa necessidade energética, os baixos investimento iniciais de capital e de custo, além de evitar a emissão de poluentes gasosos quando comparados ao processo pirometalúrgico. A estimulação de processos celulares por campos magnéticos é de interesse considerável em processos biotecnológicos, por estabelecer os mecanismos básicos desta interação, incluindo proliferação celular, reações enzimáticas, síntese de biopolímeros e transporte de membrana que são alterações induzidas por energia eletromagnética. O presente trabalho visou o tratamento dos metais chumbo, cobre e alumínio de PCIs. As placas foram separadas em duas amostras (I e II)), que foram caracterizadas em termos do conteúdo de metais por EDS, digestões ácidas (hidrometalurgia) e por Espectroscopia de Flourescência de Raio-x. Após a caracterização trabalhou-se com as percentagens de metais obtidas por FRX de 0,12% de chumbo, 3,71% de cobre e 12,73 % de Alumínio nas PCIs. Em todos os experimentos estudados a quantidade de pó adicionada resultou em valores de referência de concentração dos metais de 273,0 mg/L para alumínio, 74,2 mg/L para cobre e 2,55 mg/L para chumbo. Experimentos de biolixiviação dos metais nas PCIs, na amostra II, foram realizadas utilizando a cultura mista em biorreatores com e sem a presença de campo magnético na frequência de 5 Hz. Este ensaio se mostrou ineficiente em realizar a biolixiviação dos metais, diante da variação do pH ao longo do experimento de 4,0 a 7,7, ocorrendo uma remoção de 10,28% do Pb sem campo magnético e 24,28% com campo magnético. Ao realizar a biolixiviação utilizando as bactérias Acidithiobacillus ferrooxidans sem a presença de campo magnético com e sem ajuste de pH no inóculo, obteve-se valores de 94,67% para o Al, 78,63% para o Cu e 93,3 % para o Pb. Este estudo também abordou a biolixiviação sequencial com as A. ferrooxidans seguida da biorremoção dos metais biolixiviados pela cultura mista na presença e na ausência de campo magnético. Os experimentos sequenciais de biolixiviação das A. ferrooxidans com ajuste inicial de pH do inoculo e de remoção dos metais biolixiviados a partir da cultura mista sem aplicação de campo, tiveram 100 % de remoção de Al, 27,34% para o Cu e 96,43% para o Pb. Já os resultados para a mesma condição e com aplicação de campo indicaram 100% de remoção de Al, 83,82% para o Cu e 98,27% para o Pb. Os experimentos sequenciais de biolixiviação das A. ferrooxidans e de remoção dos metais biolixiviados a partir da cultura mista nos biorreatores sem ajuste de pH do inóculo das A ferroxidans e sem aplicação de campo tiveram 99,74 % de remoção para o Cu e 91,92% para o Pb. Já os resultados remoções na mesma condição e com aplicação de campo indicaram 100 % de remoção para o Cu e 95,76% para o Pb. Os experimentos nos biorreatores com a presença de campo magnético apresentaram melhores remoções para todos os metais analisados, em relação aos experimentos sem aplicação de campo.
Abstract: The advancement of technology and the increase in the production of printed circuit boards (PCIs) used in electrical and electronic products, such as computers, increased the amount of waste from these boards and became a source of concern due to their harmfulness and the possibility of recycling resources. The purpose of this equipment is incineration, however, when disposed of in landfills, metals such as lead, cadmium and mercury can be leached, contaminating the soil. Bioleaching in the recovery of metals from PCIs has the following advantages: savings in inputs (acids and oxidizing agents) used in conventional hydrometallurgical processes, low energy requirements, low initial capital and cost investments, in addition to avoiding the emission of pollutants gaseous when compared to the pyrometallurgical process. Stimulation of cellular processes by magnetic fields is of considerable interest in biotechnological processes, as it establishes the basic mechanisms of this interaction, including cell proliferation, enzymatic reactions, biopolymers synthesis and membrane transport, which are changes induced by electromagnetic energy. The present work aimed at the treatment of lead, copper and aluminum metals from PCIs. The plates were separated into two samples (I and II)), which were characterized in terms of metal content by EDS, acid digestions (hydrometallurgy) and by X-ray Flourescence Spectroscopy. After the characterization, the percentages of metals obtained by FRX were 0.12% lead, 3.71% copper and 12.73% aluminum in the PCIs. In all the experiments studied, the amount of powder added resulted in reference values of metal concentration of 273.0 mg / L for aluminum, 74.2 mg / L for copper and 2.55 mg / L for lead. Bioleaching experiments of metals in the PCIs, in sample II, were carried out using mixed culture in bioreactors with and without the presence of a magnetic field at the frequency of 5 Hz. pH throughout the experiment from 4.0 to 7.7, with a 10.28% removal of Pb without a magnetic field and 24.28% with a magnetic field. When performing bioleaching using the bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans without the presence of a magnetic field with and without pH adjustment in the inoculum, values of 94.67% for Al, 78.63% for Cu and 93.3% for o Pb. This study also addressed sequential bioleaching with A. ferrooxidans followed by bioremoval of metals bioleached by mixed culture in the presence and absence of magnetic field. Sequential bioleaching experiments of A. ferrooxidans with initial pH adjustment of the inoculum and removal of bioleached metals from the mixed culture without field application, had 100% Al removal, 27.34% for Cu and 96.43% for Pb. The results for the same condition and with application Field tests indicated 100% removal of Al, 83.82% for Cu and 98.27% for Pb. The sequential experiments on the bioleaching of A. ferrooxidans and removal of bioleached metals from mixed culture in bioreactors without adjustment of the inoculum pH of A ferroxidans ns and without field application had 99.74% removal for Cu and 91.92% for Pb. Removal results in the same condition and with field application indicated 100% removal for Cu and 95.76% for Pb. The experiments in bioreactors with the presence of magnetic field showed better removals for all metals analyzed, compared to experiments without field application.
Keywords: Biolixiviação
Chumbo
Campo Magnético
Biorremoção
Bioleaching
lead
magnetic field
bioremotion
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Subject: Engenharia química
Lixiviação bacteriana
Chumbo
Campos magnéticos
Circuitos impressos
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SILVA, Jessica Gatti. Biolixiviação de metais contidos em resíduos de placas de circuito impresso de computadores por acidithiobacillus ferrooxidans e por cultura mista submetida a campo magnético. 2021. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5576.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5576
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36043
Date of defense: 10-Feb-2021
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