Preparação de uma membrana de acetato de celulose utilizando a reciclagem de bitucas de cigarro e investigação de sua eficiência na remoção de metais pesados ​​de solução aquosa

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 20336 (2022) Citar este artigo

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Este estudo investigou a reciclagem de bitucas de cigarro recém-fumadas (FCBs) e filtros de cigarros não fumados (UCFs) em uma membrana de acetato de celulose (CA). As duas amostras foram preparadas por meio de uma combinação de sete marcas de cigarro, e o método de inversão de fase foi usado para reciclar cada amostra em uma membrana usando N-metil-2-pirrolidona. A eficiência das membranas preparadas para a remoção de cromo, cádmio e chumbo de uma solução aquosa em um reator de osmose direta foi investigada. Os resultados mostraram que ambas as membranas tinham superfície lisa e macrovazios. Os fluxos das membranas preparadas a partir da reciclagem de UCFs e FCBs foram de 14,8 e 13,2 LMH, respectivamente. A porosidade e o sal reverso da membrana de UCFs foram de 61% e 3,5 gMH, enquanto os da membrana de FCBs foram de 58% e 3,9 gMH. A eficiência de remoção de metal observada de ambas as membranas foi na faixa de 85 a 90%. No entanto, aumentar a concentração de metais em até cinco vezes causou uma leve diminuição na eficiência de remoção (menos de 5%).

Quando os primeiros cigarros com filtro foram introduzidos na década de 1950 para reduzir os elementos nocivos inalados pelos fumantes1, parecia que esse tipo de cigarro poderia controlar as consequências do tabagismo para a saúde. Cigarros com filtro têm conseguido reduzir o risco de fumar devido à capacidade de seu filtro de reter contaminantes nocivos da fumaça do cigarro2, e hoje são a forma mais comum de uso de tabaco em todo o mundo3. No entanto, os cigarros com filtro representam um sério risco ambiental. As bitucas de cigarro (CBs), que muitas vezes são descartadas como lixo depois de fumar, são agora reconhecidas como um grande poluidor ambiental, contaminando muitos locais públicos em todo o mundo4. Mais de 4,5 trilhões de CBs são descartados anualmente5, tornando-os um dos resíduos perigosos mais prevalentes em todo o mundo. Além disso, espera-se que o número de CBs cheios de lixo aumente para quase 2 milhões de toneladas por ano no mundo6.

Além do grande número de CBs, sua dispersão no meio ambiente é outro aspecto perigoso desse resíduo perigoso; além disso, como muitos fumantes descartam os CBs de forma descuidada, esse resíduo tem sido considerado um dos itens de lixo mais comuns no meio ambiente7,8,9,10. Como consequência, a gestão desses resíduos enfrenta sérios desafios práticos, incluindo os altos custos de coleta de lixo CBs11. Além disso, não há solução eficiente para coleta de CBs de ambientes urbanos e locais públicos como praias12. Além disso, os CBs são conhecidos como resíduos perigosos porque contêm milhares de componentes químicos, como metais pesados ​​e toxinas. Como esses conteúdos nocivos geralmente se infiltram no meio ambiente, os CBs representam uma ameaça potencial ao meio ambiente, à saúde humana e aos organismos locais13. A lixiviação de produtos químicos de CBs cheios de lixo é um problema sério, pois leva à poluição do solo e da água. De fato, a nicotina lixiviada de uma guimba de cigarro tem o potencial de poluir 1000 L de água14. Além disso, o lixiviado CB é tóxico para plantas e animais. As revisões da literatura revelaram que os CBs podem reduzir significativamente o crescimento das plantas e alterar o tamanho normal dos órgãos em alguns animais15,16. Outra ameaça ambiental relacionada aos CBs descartados é o risco de ingestão por animais domésticos e silvestres17,18.

Portanto, é essencial buscar soluções eficientes para enfrentar essa questão ambiental. No entanto, outro desafio associado ao gerenciamento de CB é a limitação do uso de métodos convencionais de disposição de resíduos, como aterro e incineração. As duas técnicas mencionadas podem resultar na liberação de produtos químicos perigosos no ar, água e solo e não são sugeridas como uma medida adequada para gerenciar CBs19. No entanto, numerosos estudos com resultados encorajadores foram publicados sobre a reciclagem de CBs nos últimos anos, como a extração de produtos químicos aprisionados em CBs para controle de vetores20,21. Numerosas tentativas foram feitas neste campo, por exemplo, a produção de biofilmes usados ​​no tratamento de águas residuais22, adsorventes de carbono23,24, tijolos e asfalto25,26, absorvedores de som27 e pasta de papel28 de CBs foram investigados em estudos anteriores.