Extração de tório de sistema aquoso usando sabugo de milho modificado com ácido cítrico: caracterização, cinética, termodinâmica e mecanismo de adsorção

Transformando Resíduos Agrícolas em Purificador de Água

O tório é um metal radioativo usado em indústrias de alta tecnologia e em pesquisas nucleares, mas quando vaza para a água torna-se um problema ambiental e de saúde. Ao mesmo tempo, grandes montes de sabugos de milho são queimados ou descartados após a colheita, aumentando a poluição. Este estudo explora uma forma elegante de enfrentar ambos os problemas ao mesmo tempo: usar química simples para transformar sabugos de milho remanescentes em um material de baixo custo capaz de retirar tório da água com alta eficiência.

Por que o tório na água é importante

O tório ocorre naturalmente em rochas e minerais e é valioso para usos que vão desde ligas avançadas até medicina nuclear. A extração e o processamento, porém, podem gerar efluentes líquidos contendo tório e outros metais. Métodos convencionais de remoção frequentemente dependem de materiais sintéticos caros ou de processos complexos. A ideia deste trabalho é substituir tais materiais por um “biossorvente” feito de resíduo agrícola, oferecendo uma rota mais barata e sustentável para capturar o tório antes que ele alcance o meio ambiente.

Dando um trato químico aos sabugos de milho

Os pesquisadores coletaram sabugos de milho descartados em fazendas egípcias e os moeram até obter um pó fino. Em seguida, esse pó foi imerso em uma solução morna de ácido cítrico—o mesmo ácido suave encontrado em limões—e aquecido para provocar uma reação. Esse tratamento reconfigurou a superfície das partículas do sabugo, adicionando muitos grupos ricos em oxigênio que podem se ligar a íons metálicos. Microscopia e análises de superfície mostraram que o material tratado, chamado sabugo de milho modificado, tornou-se muito mais áspero e poroso, com quase sete vezes mais área superficial que o sabugo cru, criando muito mais pontos onde o tório pode aderir.

Quão bem o novo material captura o tório

Para testar o desempenho, a equipe misturou pequenas quantidades do sabugo modificado com água contendo tório dissolvido sob diferentes condições. Constatou-se que a acidez era crucial: em pH levemente ácido, cerca de 4, as partículas à base de milho apresentavam carga negativa e atraíam fortemente os íons de tório carregados positivamente. Nessas condições, o material removeu cerca de 90% do tório em apenas 25 minutos usando apenas um grama por litro de água. Experimentos em uma faixa de concentrações de tório mostraram que a superfície se preenchia de maneira ordenada, em uma única camada, e cálculos indicaram uma alta capacidade máxima de carga de quase 200 miligramas de tório por grama de adsorvente—competitiva ou superior a muitos outros materiais naturais relatados.

O que acontece em nível microscópico

Ferramentas espectroscópicas avançadas forneceram uma visão do processo de ligação. Os grupos carboxila e hidroxila adicionados ao sabugo modificado deslocaram suas assinaturas eletrônicas uma vez que o tório foi ligado, evidência de que formam ligações químicas verdadeiras em vez de apenas reter íons frouxamente na superfície. A maneira como a captura variou ao longo do tempo coincidiu com um modelo cinético geralmente associado à quimissorção, o que significa que o tório é apreendido por interações específicas e relativamente fortes. A análise termodinâmica mostrou que o processo é espontâneo e favorece ligeiramente temperaturas mais altas, sugerindo que um aquecimento suave pode melhorar ainda mais a remoção.

Usar, liberar e reutilizar o filtro à base de milho

Para qualquer tecnologia prática de limpeza, a capacidade de recuperar tanto o poluente quanto o material filtro é vital. Aqui, o pó de sabugo de milho carregado com tório foi enxaguado com uma solução diluída de ácido nítrico, que liberou cerca de 94% do tório capturado de volta para a fase líquida para possível recuperação. O mesmo lote de sabugo modificado foi então reutilizado várias vezes em soluções frescas de tório. Mesmo após cinco ciclos de adsorção–dessorção, ainda removeu mais de 80% do tório, mostrando que o material é robusto e pode ser reciclado sem perda significativa de desempenho.

Do resíduo de campo ao recurso útil

Em termos simples, o estudo mostra que um subproduto agrícola barato e abundante pode ser transformado em uma “esponja” eficiente para metais radioativos na água usando um ácido comum e seguro para alimentos. Os sabugos tratados capturam o tório de forma rápida e firme, funcionam bem em condições levemente ácidas e podem ser regenerados com uma lavagem ácida suave, tornando-os promissores para a limpeza de efluentes industriais ou de mineração. Essa abordagem transforma o que antes era fonte de fumaça e lixo em uma ferramenta prática para proteger recursos hídricos, ao mesmo tempo em que possibilita a recuperação mais segura do valioso tório.

Citação: Attia, R.M. Extraction of thorium from aqueous system using citric acid modified corn cob: characterization, kinetics, thermodynamics and adsorption mechanism. Sci Rep 16, 14636 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47530-6

Palavras-chave: remoção de tório, adsorvente de sabugo de milho, tratamento de águas residuais, </keyword/biossorção> <keyword>modificação com ácido cítrico