FECCIF25 – IV Feira Estadual de Ciência e Cultura do IFSP – Setembro / Outubro de 2025
RESUMO
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS
METODOLOGIA
De resíduo a nova perspectiva para a economia circular: transformando MnO2 em KMnO4 a partir de pilhas zinco-carbono descartadas
1Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil – damascenoanaclara41@gmail.com
2Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil – b.tabolka@aluno.ifsp.edu.br
3Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil – bielmelitto123@gmail.com
4Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil - giovana.mendonca@aluno.ifsp.edu.br
5Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil – laura.prado@aluno.ifsp.edu.br
6Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil – andreiacecilio@ifsp.edu.br
7Instituto Federal de São Paulo, Matão, Brasil – joaohsromero@ifsp.edu.br
Com os avanços tecnológicos, há uma demanda crescente pelo uso de pilhas, porém as pilhas Zn-C têm um ciclo de vida relativamente curto gerando um grande volume de resíduos, o que agrava a problemática e logística de como descartá-la corretamente, já que em sua composição se encontram metais tóxicos como chumbo, mercúrio e cádmio. Estes metais causam problemas ambientais e podem ser letais para a saúde se, não tiverem o destino adequado. Uma das formas de reutilizar as pilhas que seriam descartadas é extraindo o manganês, presente em pilhas alcalinas e zinco-carbono. Esse manganês presente na pasta eletrolítica como dióxido de manganês (MnO2) pode ser convertido em permanganato de potássio (KMnO4), que possui diversas aplicações nas áreas da química.
Reaproveitar o dióxido de manganês (MnO2) presente na pasta eletrolítica de pilhas Zn-C descartadas e transformá-lo em um produto de valor agregado para a indústria química, o permanganato de potássio (KMnO4). Este último é um excelente agente oxidante, amplamente utilizado na decomposição de matéria orgânica e em diversas aplicações na química analítica
RESULTADOS E DISCUSSÕES
REFERÊNCIAS
CONCLUSÃO
A oxidação do Mn(VI) para Mn(VII) ocorreu em ambas as etapas (2 e 3), entretanto a etapa 3 torna-se mais relevante porque utiliza o ar atmosférico, rico em gás oxigênio (oxidante natural) dispensando a necessidade do uso de outros reagentes, como o H2SO4 e NaHCO3. Estão em andamento, os cálculos de rendimento e a cristalização do KMnO4.
RODRIGUES, A. M.; RODRIGUES, J. S. M. Obtenção de permanganato a partir do dióxido de manganês presente em pilhas zinco-carbono e alcalinas usadas. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento, v. 9, p. 143-155, 2020.
Para obter o KMnO4 a partir de MnO2 baseou-se nos estudos de Rodrigues, A. M. (2020) e realizou-se duas etapas, descritas abaixo:
Etapa 1 - Pulverização da pasta (MnO2) e fusão com hidróxido de potássio (KOH) com tratamento térmico em alta temperatura.
Equação 1. Fusão da pasta eletrolítica com KOH (tratamento térmico T = 850 ºC por 6h): Δ
½ O2 (g) + MnO2 (s) + 2KOH (aq) 🡪 K2MnO4 (aq) + H2O (v)
Etapa 2 – Oxidação do Mn6+ para Mn7+ (K2MnO4 🡪 KMnO4) - Após retirar da mufla e resfriamento, as amostras foram solubilizadas e apresentaram cor esverdeada, Mn estava no estado de oxidação Mn(VI). E, ao serem tratadas com bicarbonato de sódio (NaHCO3) ou ácido sulfúrico (H2SO4), alteraram para coloração púrpura, Mn(VII).
A contribuição desse trabalho consiste num caminho alternativo para a Etapa 2, que foi denominado de Etapa 3:
Etapa 3 – Oxidação do Mn6+ para Mn7+ (K2MnO4 🡪 KMnO4) sem adição de (NaHCO3) ou ácido sulfúrico (H2SO4) - Após retirar da mufla e resfriamento das amostras, estas foram guardadas por 1 semana e só então, solubilizadas e, apresentaram cor púrpura, indicando a oxidação do Mn para Mn(VII) sem a necessidade de outros reagentes químicos.
Num espectrofotômetro UV-VIS, construiu-se uma curva de calibração para o KMnO4 em cinco diferentes concentrações: 5 x 10-5, 1 x 10-4, 2 x 10-4, 3 x 10-4 e 4 x 10-4 mol·L-1 medindo a absorbância em 520 nm.
Figura 2. (A) Curva de calibração para KMnO4. (B) Quadro com as concentrações mol·L-1 de KMnO4 nas amostras.
Utilizando a lei de Lambert-Beer calculou-se a concentração molar das amostras. Os resultados da Etapa 3 (com tratamento térmico da pasta, mas com oxidação do Mn(VI) para Mn(VII) sem acréscimo de H2SO4 ou NaHCO3) são melhores quando comparados aos da Etapa 2.
Ana Clara dos Reis Damasceno1, Beatriz Tabolka do Amaral2, Gabriel Melitto Santos3, Giovana Mendonça4, Laura Cristina Prado da Silva5, Andréia Aparecida Cecílio6 (orientadora), João Henrique Saska Romero7 (orientador)
O Brasil descarta 20.000 toneladas de pilhas e baterias, em média, por ano. Desse montante, menos de 5% é reciclado, de acordo com a Associação Brasileira da Indústria de Pilhas e Baterias (ABIPLA). A humanidade atingiu, em 24 de julho de 2025, o dia da sobrecarga da Terra e com a finitude de alguns recursos oferecidos pelo planeta, torna-se importante propor caminhos, que possam transformar “o lixo/descarte” em um produto que promova a economia circular. Diante disso, esse trabalho tem como objetivo propor uma rota química para a recuperação de dióxido de manganês (MnO2) em permanganato de potássio (KMnO4) a partir de pilhas zinco-carbono (Zn-C) descartadas. Inicialmente, para a parte experimental e transformação do MnO2 em KMnO4, baseou-se em um trabalho já publicado, este último, utilizou duas etapas (Etapas 1 e 2), porém, o presente trabalho propôs um caminho alternativo (Etapa 3 ao invés da Etapa 2) e que utiliza menor quantidade de reagentes químicos possibilitando uma rota mais sustentável. Dados da curva de calibração e leitura das absorbâncias de todas as amostras indicaram que a Etapa 3 foi mais promissora na quantificação de Mn(VII) quando comparada a Etapa 2. Portanto, os resultados corroboram com pilares da química sustentável: a reutilização e eficiência atômica, para a transformação do MnO2 proveniente de pilhas Zn-C usadas, em um produto mais rentável e com várias perspectivas na área da química, o KMnO4.
Equação da reta: y = 0,894x + 0,027
R2 = 0,999
Absorbância
Concentração mol·L-1
Figura 1. Diagrama de Frost para o manganês e espécies iônicas.
Fonte: Wikipedia, 2025.