O crescimento no uso de cerâmicas coloridas de alta qualidade estimulou a pesquisa no desenvolvimento de novas classes de pigmentos com durabilidade e reprodutibilidade de cor superiores, que possam ser produzidos usando procedimentos de síntese baratos, diretos e ecológicos.

Ao mesmo tempo, crescem os esforços para resolver os problemas ambientais relacionados à geração de resíduos por muitas atividades industriais. O desenvolvimento sustentável precisa fornecer reduções substanciais na geração de resíduos, usando estratégias de prevenção, redução, reciclagem e reutilização. Isso levou ao conceito de manufatura verde.

Neste contexto, os resíduos ricos em metais pesados tóxicos podem ser utilizados como matérias-primas para produzir pigmentos cerâmicos e catalisadores. Os resíduos da indústria do curtume, o processamento do couro cru, constituem uma fonte importante de poluentes de metais pesados, especialmente o crômio. Globalmente, cerca de 90% destes resíduos são descarregados sem qualquer tratamento prévio, devido ao elevado custo de eliminação em aterros, o que pode causar danos ao ambiente. Os resíduos dessa indústria têm concentrações mais elevadas de Cr (III), em relação a Cr (VI). O cromo trivalente é muito menos tóxico do que o cromo hexavalente, sendo este último altamente carcinogênico, bem como mutagênico. No entanto, é importante notar que Cr (III) pode ser facilmente convertido em Cr (VI) em condições oxidantes. Mostrou-se recentemente que a cloração da água resulta na oxidação de Cr (III) em Cr (VI) em poucas horas. Além disso, quando a concentração de Cr (III) excede um nível crítico, torna-se tóxica e pode diminuir a atividade do sistema imunológico, causando maiores danos estruturais nas membranas dos glóbulos vermelhos humanos, em comparação com o Cr (VI). A alteração da permeabilidade das membranas biológicas afeta o funcionamento dos receptores, canais iônicos e enzimas, além de causar danos ao DNA.

Em um estudo recente, Graziele da Costa Cunha e colaboradores [1] propuseram uma rota sol-gel modificada para a produção de nanopartículas $ \rm Cr-Al_2O_3$ verdes e cor-de-rosa, empregando resíduos sólidos e líquidos de curtumes juntamente com água rica em material orgânico natural (NOM). A síntese envolveu a preparação de uma solução de $ \rm Al_2Cl_3$ e dos resíduos em água rica em NOM. A solução foi mantida sob agitação para formar um gel que foi então aquecido a 100 °C para eliminar a água. Este material foi subsequentemente homogeneizado e calcinado. Os resultados indicaram que a α-alumina dopada com cromo de fase única poderia ser obtida utilizando uma solução inicial de pH de 4,0 e calcinação a 1100°C durante 4h. As amostras foram caracterizadas por várias técnicas: Análise Térmica, Espectroscopia de Infravermelho, Difração de Raios X, Absorção de Raios X, Fluorescência de Raios X e Microscopia Eletrônica de Varredura.

A análise colorimétrica dos pigmentos foi realizada de acordo com a norma CIE 1976 (ligações quantitativas entre os comprimentos de onda e as cores fisiológicas na visão humana). As coordenadas de cromaticidade são usadas para definir a qualidade de um pigmento. De acordo com estudos anteriores, um pigmento é considerado estável quando as coordenadas CIELAB mostram apenas pequenas diferenças entre formulações. Isto é o que é observado na Figura 1.

Figura 1: Diagrama de cromaticidade (CIE 1931) de alumina dopada com diferentes concentrações de íons de crômio derivados de resíduos sólidos e líquidos de curtumes. A seguinte nomenclatura é utilizada para os resíduos sólidos: S1 – $ Al_2O_3$ / 1% CrRS-EFS até S10 – $ Al_2O_3$ / 10% CrRS-EFS). Para os resíduos líquidos, a nomenclatura utilizada é: L1 – $ Al_2O_3$ / 1% CrRL-EFS até L10 – $ Al_2O_3$ / 10% CrRL-EFS).

A Figura 1 mostra o diagrama de cromaticidade da alumina dopada com diferentes concentrações de íons de crômio reciclado, utilizando as amostras com os níveis mais baixos de impurezas (RS-EFS e RL-EQS). Os dados representam a média de várias leituras para diferentes formulações de pigmentos sintetizadas utilizando as mesmas condições. Os resultados revelaram uma forte dependência da cor do pigmento na concentração do dopante e no pH utilizado na síntese. A presença do estado de oxidação $ \rm Cr^{3+}$ em todas as amostras estudadas foi confirmada pela espectroscopia da estrutura da borda de absorção de raios X (XANES) realizada na linha de luz SXS do LNLS. O tamanho de partícula das amostras foi de 39 ± 1 nm, como determinado por medições FEG-SEM. Os testes catalíticos demonstraram o potencial dos resíduos de curtumes para uso na redução catalítica do nitrofenol, com taxas de conversão entre 49 e 98%. Isso mostra que o processo proposto poderia ser utilizado para a produção de pigmentos e catalisadores de α-alumina usando resíduos de curtumes, oferecendo importantes vantagens tecnológicas e ambientais.

Source:

[1] Graziele da Costa Cunha,  Janaina Alves Peixoto,  Daiane Requião de Souza,  Luciane Pimenta Cruz Romão  and Zélia Soares Macedo, Recycling of chromium wastes from the tanning industry to produce ceramic nanopigments. Green Chem., 2016, 18, 5342-5356. DOI: 10.1039/C6GC01562J