Determinação espectrofotométrica de carbono orgânico total em solos com KMnO4, uma nova metodologia com ênfase na química verde

Abstract

A matéria orgânica do solo é de fundamental importância para diversas funções ambientais associadas ao seu processo de ciclagem. É estimada pelo teor de carbono orgânico total (COT) e desempenha um papel fundamental na retenção de nutrientes, agregação do solo, dinâmica da água e atua como fonte primária de energia para a atividade biológica. No Brasil, os métodos de oxidação úmida de Walkley e Black e de Yeomans e Bremner são os mais utilizados para determinar o COT. Estes métodos se baseiam na oxidação do carbono orgânico (CO) com dicromato de potássio (K2Cr2O7), em meio fortemente ácido e, posterior, titulação do dicromato remanescente. No entanto, existem várias desvantagens associadas a esses métodos, incluindo preocupações ambientais devido ao uso de dicromato de potássio, o alto custo de armazenamento e descarte de resíduos perigosos e a necessidade de utilizar grandes volumes de ácido sulfúrico concentrado, que é um reagente de compra controlada. Além disso, esses métodos de oxidação úmida não oxidam totalmente o CO. A análise elementar por combustão seca é a técnica de referência e mais confiável para determinar o COT, pois pode oxidar totalmente o CO. Entretanto, os custos para sua implantação e análise são elevados, inviabilizando seu uso em análises de rotina. Este trabalho propõe a quantificação do COT de solos utilizando KMnO4 como oxidante alternativo ao K2Cr2O7 e a posterior determinação espectrofotométrica do permanganato remanescente em λ=525 nm. A espectrofotometria ultravioleta-visível é uma técnica bem estabelecida e de baixo custo operacional, que permite resultados precisos e confiáveis. Inicialmente, o estudo da oxidação de CO foi conduzido utilizando biftalato de potássio como padrão de matéria orgânica e um planejamento fatorial 23

(2 níveis e 3 variáveis) para otimizar as condições de reação. Os fatores estudados foram tempo (30 e 60 minutos), temperatura (60 e 95 oC) e acidez (0,125 e 0,250 mol L-1

de H2SO4), sendo a temperatura o fator que mais influenciou a oxidação do CO. As condições ótimas de reação foram determinadas como 30 minutos, 95 oC e 0,125 mol L-1

de H2SO4. A oxidabilidade dos compostos orgânicos investigados pelo KMnO4 foi avaliada, obtendo-se resultados equiparáveis ao K2Cr2O7. Para a determinação espectrofotométrica do permanganato remanescente, foi investigada a influência do tamanho da amostra para quatro diferentes classes de solos, sendo 500 mg a massa ideal. Na análise de 16 amostras de solo, os teores de COT obtidos pelo método proposto correlacionaram fortemente com os obtidos pelo método Yeomans e Bremner (r = 0,966) e combustão seca (r = 0,975). Esta nova abordagem para determinar o TOC em solos pode substituir os métodos atualmente utilizados em laboratórios de solos, pois apresenta confiabilidade, simplicidade, baixo custo e oferece menos riscos ao analista e ao meio ambiente, em relação aos métodos com o dicromato de potássio.