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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Remoção de metais em placas de circuito impresso de computadores utilizando o processo de biolixiviação
Alternate title (s): Removal of metals from computer printed circuit boards using the bioleaching process
Author: Peixoto, Rodrigo de Almeida Oliveira
First Advisor: Cardoso, Vicelma Luiz
First member of the Committee: Cabral, Bruna Vieira
Second member of the Committee: Lemos, Diego Andrade
Third member of the Committee: Vieira, Rafael bruno
Fourth member of the Committee: Resende, Miriam maria
Summary: A geração de resíduos eletrônicos cresce em paralelo com o desenvolvimento tecnológico. A presença de substâncias tóxicas e a disposição inadequada desses resíduos representam problemas de poluição ambiental e de saúde pública com impactos globais. As placas de circuito impresso (PCIs) são componentes bastante frequentes nos lixos eletrônicos. Essas placas possuem elevadas concentrações de metais, incluindo tanto metais pesados prejudiciais à saúde humana quanto metais valiosos. Essa característica confere a esse material uma importância fundamental no âmbito da sustentabilidade, pois se destaca como um valioso recurso secundário. Nesse cenário, diversas técnicas são empregadas para recuperar os metais presentes nas PCIs, dentre elas, se destaca a biolixiviação, que promove a mobilização de metais de substâncias sólidas para soluções aquosas e catalisa esse processo por agentes de lixiviação produzidos a partir da atividade metabólica de microrganismos. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo analisar a eficiência da remoção de metais chumbo (Pb), cobre (Cu) e zinco (Zn) em placas de circuito impresso a partir de biolixiviação usando bactérias Acidithiobacillus ferrooxidans e a combinação de A. ferrooxidans e Penicillium oxalicum. Nesse estudo, as PCIs foram coletadas e submetidas a uma separação manual em Amostra I (Placas) e II (Componentes eletrônicos), que foram caracterizadas em termos de conteúdo de metais por Espectroscopia de Flourescência de Raios-x. Foram realizados experimentos utilizando A. ferrooxidans e a combinação de A. ferrooxidans e Penicillium oxalicum com diferentes proporções iniciais de inóculo. Os experimentos foram realizados por sete dias com monitoramento diário. Com o lixiviado obtido no processo foi realizado medições de pH, análises de concentração de microrganismo e da concentração de metais Cu, Pb e Zn. Os resultados mostraram que a amostra I apresentou 4,31% de Cu, 0,4% de Pb e 0,05% de Zn, já a amostra II apresentou 6,21% de Cu, 0,26% de Pb e 1,19% de Zn na sua composição. As análises por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) revelaram morfologias superficiais semelhantes nas amostras I e II, destacando a presença de partículas brilhantes, estruturas tubulares, e formas cristalinas. Com relação ao pH, os resultados mostraram que durante as primeiras 24h de experimento houve uma queda acentuada nos valores de pH em todos os tratamentos, com variações dependendo da quantidade de cultura estoque adicionada. Para os resultados de remoção, o comportamento observado foi de aumento da porcentagem de metais removidos ao longo do tempo. A condição ideal para remoção total de Cu, Pb e Zn para as duas amostras foi com pH final igual a 1,6 e proporção de 35% (v/v) de inóculo. A remoção dos metais ocorre pelo mecanismo de biolixiviação por meio da atividade metabólica dos microrganismos que mobilizam metais do material sólido para soluções aquosas e catalisa esse processo por meio de agentes lixiviantes como ácidos orgânicos.
Abstract: The generation of electronic waste grows in parallel with technological development. The presence of toxic substances and the restricted disposal of these wastes represent environmental pollution and public health problems with global impacts. Printed circuit boards (PCBs) are very common components in electronic waste. These plates have high concentrations of metals, including both heavy metals for human health and valuable metals. This characteristic gives this material fundamental importance in the context of sustainability, as it stands out as a valuable secondary resource. In this scenario, several techniques are used to recover the metals present in PCBs, among them, bioleaching stands out, which promotes the mobilization of metals from solid substances to aqueous solutions and catalyzes this process by leaching agents produced from the metabolic activity of microorganisms. In this context, the present work aims to analyze the efficiency of removing lead (Pb), copper (Cu) and zinc (Zn) metals from printed circuit boards through bioleaching using the bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans and a combination of A. ferrooxidans and Penicillium oxalicum. In this study, PCBs were collected and subjected to manual separation into Sample I (Boards) and II (Electronic components), which were designated in terms of metal content by X-ray Flourescence Spectroscopy. Experiments were carried out using A. ferrooxidans and a combination of A. ferrooxidans and Penicillium oxalicum with different initial inoculum proportions. The experiments were carried out for seven days with daily monitoring. With the leachate obtained in the process, pH determination, analysis of microorganism concentration and concentration of metals Cu, Pb and Zn were carried out. The results showed that sample I presented 4.31% Cu, 0.4% Pb and 0.05% Zn, while sample II presented 6.21% Cu, 0.26% Pb and 1. 19% Zn in its composition. Scanning Electron Microscopy (SEM) analyzes revealed similar surface morphologies in samples I and II, highlighting the presence of particles, tubular structures, and crystalline forms. Regarding pH, the results showed that during the first 24 hours of the experiment there was a sharp drop in pH values in all treatments, with evident variations depending on the amount of stock culture added. For the removal results, the behavior was observed of an increase in the percentage of metals removed over time. The ideal condition for total removal of Cu, Pb and Zn for both samples was with a final pH equal to 1.6 and a proportion of 35% (v/v) of inoculum. The removal of metals occurs through the bioleaching mechanism through the metabolic activity of microorganisms that mobilize metals from solid material to aqueous solutions and catalyzes this process through leaching agents such as organic acids.
Keywords: Placas de Circuito Impresso
Printed circuit boards
Biolixiviação
bioleaching
Acidithiobacillus ferrooxidans
Acidithiobacillus ferrooxidans
Penicillium oxalicum
Penicillium oxalicum
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Subject: Engenharia quimica
Engenharia bioquímica
Lixo eletrônico - Reaproveitamento
Metais pesados
Lixiviação bacteriana
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: PEIXOTO, Rodrigo de Almeida Oliveira. Remoção de metais em placas de circuito impresso de computadores utilizando o processo de biolixiviação. 2024. 120 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5504.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5504
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43136
Date of defense: 29-Jan-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

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