A água é um recurso natural fundamental ao Homem, mas a sua qualidade encontra-se cada vez mais comprometida. A quantidade de água residual produzida e a sua carga de contaminação aumentam continuamente em todo o mundo, nomeadamente a sua contaminação por metais e metaloides, como é o caso do chumbo, mercúrio e cádmio. Para se conseguirem alcançar os valores limite estabelecidos nas normas para estes elementos na água, há necessidade de efetuar a sua remoção por métodos que sejam eficientes e economicamente viáveis. Assim, para dar resposta a este problema, este trabalho propõe a utilização de cascas de frutos secos (amêndoa, amendoim, avelã, pistáchio e noz) na remoção de elementos potencialmente tóxicos de águas (cádmio, chumbo e mercúrio), com vista à sua reutilização. A capacidade de biossorção destas cascas foi avaliada em água ultrapura e em água mineral, em sistemas monoelementares e multielementares, utilizando uma pequena quantidade de biossorvente e para duas concentrações diferentes (concentração permitida na descarga de efluentes e uma concentração equimolar de 2 µmol/L). Na globalidade, as eficiências de remoção variaram entre 65% para o mercúrio em água ultrapura com a casca de amendoim, assim como para o cádmio em água mineral com a casca de avelã e 98% para o cádmio em água ultrapura também com a casca de avelã. Os biossorventes que demonstraram uma maior capacidade na remoção dos contaminantes foram as cascas de amendoim, avelã e pistáchio. Para estes biossorventes, em água ultrapura foram atingidas concentrações inferiores aos respetivos limites para a descarga de efluentes, para rega e/ou para consumo humano, como no caso do cádmio para a concentração equimolar, onde se atingiu uma concentração residual de 3,7 µg/L com a casca de avelã. Assim como para o chumbo, onde foram atingidas concentrações de 10,2 e 23,2 µg/L, para as concentrações equimolar e de descarga, respetivamente, também com a casca de avelã. Foi possível concluir que a descarga dos elementos potencialmente tóxicos estudados, mesmo em condições permitidas por lei, pode exercer efeitos tóxicos na fauna, pelo que é urgente a remediação destes efluentes com técnicas eficazes e que para além disto, não sejam tóxicas para o ambiente como é o caso dos biossorventes estudados. Utilizando a solução proposta foi possível alcançar uma melhoria da qualidade da água, de forma ambientalmente amigável e com menores custos do que os métodos convencionais.

Water is a fundamental natural resource for humans, but its quality is increasingly compromised. The amount of wastewater produced, and its contamination load increase continuously throughout the world, including its contamination with metals and metalloids, such as lead, mercury and cadmium. In order to achieve the limit values, set out in the legislation for these elements in water, it is necessary to remove them by methods that are efficient and economically viable. In order to answer this problem, this work proposes the use of nuts (almonds, peanuts, hazelnuts, pistachio nuts and walnuts), for the removal of potentially toxic elements (cadmium, lead and mercury) in order to allow its reuse. The biosorption capacity of these nutshells, was evaluated in ultrapure and mineral water and in monoelementary and multielement systems, using a small amount of biosorbent and in two different concentrations (effluent discharge concentration and an equimolar concentration of 2 µmol/L). Overall, removal efficiencies ranged from 65% for mercury in ultrapure water with peanut hulls, as well as for cadmium in mineral water with hazelnut and 98% for cadmium in ultrapure water also with hazelnut. The biosorbents that demonstrated a greater ability to remove the contaminants were peanuts, hazelnuts and pistachio nuts. For these biosorbents, concentrations below the respective limits for discharge of effluents, for irrigation and/or for human consumption were reached in ultrapure water, as in the case of cadmium for the equimolar concentration, where a residual concentration of 3.7 µg/L with the hazelnut was achieved. As for lead, concentrations of 10.2 and 23.2 µg/L were reached for the equimolar and discharge concentrations, respectively, also with hazelnut. It was possible to conclude that the discharge of the potentially toxic elements studied, even under the conditions permitted by law, can exert toxic effects on the fauna, and therefore it is urgent to remediate these effluents with effective techniques that are not toxic to the environment as is the case of the studied biosorbents. Using the proposed solution, it was possible to achieve an improvement in water quality, in an environmentally friendly way and with lower costs than conventional methods.

O presente estudo foi também realizado no âmbito do Projeto Smart Green Homes [POCI-01-0247-FEDER-007678], desenvolvido em co-promoção entre a Bosch Termotecnologia S.A. e a Universidade de Aveiro. É financiado pelo Portugal 2020, no âmbito do Programa Operacional Competitividade e Internacionalização, e pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional.

Mestrado em Biologia Molecular e Celular