Adsorption of indium by waste biomass of brown alga Ascophyllum nodosum

Resumo

As capacidades de biossorção da farinha desidratada e de um resíduo do processamento para extrato bioestimulante de Ascophyllum nodosum foram avaliadas como candidatos a biomateriais eficazes e de baixo custo para a recuperação de índio (III). A utilização do índio cresceu significativamente na última década, devido à sua utilização em alta tecnologia. Dois formatos foram avaliados como biossorventes: biomassa residual, um resíduo derivado da extração alcalina de um produto bioestimulante comercial, e biomassa natural que foi colhida, seca e moída como um produto comercial “farinha de algas”. Dois sistemas foram avaliados: sistema ideal apenas com índio e sistema duplo metal com índio e ferro, onde foram investigados dois níveis diferentes de ferro. Para ambos os sistemas, a biossorção de índio pela biomassa de algas marrons foi dependente do pH, com pH ótimo em pH3. No sistema ideal, a adsorção de índio foi maior (adsorções máximas de 48 mg/g para a biomassa processada e residual e 63 mg/g para a biomassa natural), do que no sistema de metal duplo onde a adsorção máxima foi com ferro a 0,07 g/L. Bons valores de adsorção de índio foram demonstrados tanto no sistema ideal quanto no sistema duplo: houve competição entre os íons ferro e índio pelos sítios de ligação disponíveis nos materiais derivados de A. nodosum. Os dados sugeriram que a biomassa residual processada das algas poderia ser um bom biossorvente pelas suas propriedades de absorção de índio. Isto teve a dupla vantagem de recuperar o índio (alta importância econômica) e também de definir uma estratégia econômica circular virtuosa e inovadora, em que um resíduo se torna um recurso valioso.

Abstract

he biosorption capacities of dried meal and a waste product from the processing for biostimulant extract of Ascophyllum nodosum were evaluated as candidates for low-cost, effective biomaterials for the recovery of indium(III). The use of indium has significantly grown in the last decade, because of its utilization in hi-tech. Two formats were evaluated as biosorbents: waste-biomass, a residue derived from the alkaline extraction of a commercial, biostimulant product, and natural-biomass which was harvested, dried and milled as a commercial, “kelp meal” product. Two systems have been evaluated: ideal system with indium only, and double metal-system with indium and iron, where two different levels of iron were investigated. For both systems, the indium biosorption by the brown algal biomass was found to be pH-dependent, with an optimum at pH3. In the ideal system, indium adsorption was higher (maximum adsorptions of 48 mg/g for the processed, waste biomass and 63 mg/g for the natural biomass), than in the double metal-system where the maximum adsorption was with iron at 0.07 g/L. Good values of indium adsorption were demonstrated in both the ideal and double systems: there was competition between the iron and indium ions for the binding sites available in the A. nodosum-derived materials. Data suggested that the processed, waste biomass of the algae, could be a good biosorbent for its indium absorption properties. This had the double advantages of both recovery of indium (high economic importance), and also definition of a virtuous circular economic innovative strategy, whereby a waste becomes a valuable resource.