Production of activated carbon from urban pruning residues of Cojoba arborea and Mangifera indica and its application in the removal of pharmaceuticals from aqueous media

Authors

DOI:

https://doi.org/10.14808/sci.plena.2026.019903

Keywords:

activated carbon, biomass waste, pharmaceutical adsorption

Abstract

The production of activated carbon (AC) from urban tree pruning waste represents a sustainable alternative for the valorization of lignocellulosic residues. In this study, residues from Mangifera indica (mango) and Cojoba arborea (indian-earring-tree) were used, with chemical activation employing zinc chloride (ZnCl₂). The residues were air-dried (25 ± 5 °C) for 30 days, ground, and subjected to carbonization in a muffle furnace at 310 °C for 1 hour. Activation was optimized using a Central Composite Rotational Design (CCRD), varying pyrolysis temperature and ZnCl₂ to charcoal ratio (ZnCl₂/char), with the response variable being the amount of acidic functional groups (mEq g⁻¹). The optimal conditions were 331 °C and a ratio of 2.4 for mango-derived AC (MG-T1), and 239 °C and a ratio of 2.7 for indian-earring-tree-derived AC (BI-T2). After optimization, adsorption tests were performed with six pharmaceuticals (tetracycline, chloramphenicol, sulfaclopyridazine (SCP), metformin, ciprofloxacin) in aqueous media at pH 2.5, 5.5, and 8.5. The activated carbons were characterized for point of zero charge (pHZPC), morphology (SEM), and structure (XRD), showing porosity and composition suitable for adsorption. The best performance was observed for BI-T2, which achieved 82.6% removal of SCP at pH 5.5. The results indicate that the produced ACs have potential for application in the treatment of pharmaceutical-contaminated water.

Author Biographies

Fernando Souza Davies, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Mestre em Tecnologias Ambientais pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) Campus Medianeira (2024). Possui graduação em Engenharia Civil de Infraestrutura pela Universidade Federal da Integração Latino-Americana (2017). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Materiais e Componentes de Construção, atuando principalmente nos seguintes temas: agregado reciclado, tubos e concreto. Engenheiro civil da prefeitura de Curitibanos-SC (2019-2021); Engenheiro civil da prefeitura de São Miguel do Iguaçu-PR (2021-2023). Professor no curso de Engenharia Civil da Uniguaçu (Fev/2022 - Jan/2023); Engenheiro civil da prefeitura de São Lourenço do Oeste - SC (2023-atual).

Larissa de Paula Lucas, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Graduada em Licenciatura em Química pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Medianeira. Mestranda em Química pelo Pelo Programa de Pós-graduação em Química da mesma instituição.

Estela Sales Heilmann, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Graduada em Licenciatura em Química pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Campus Medianeira. Mestranda em Química pelo Pelo Programa de Pós-graduação em Química da mesma instituição.

Renata Mello Giona, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Possui graduação em Química, mestrado e doutorado em Química pela Universidade Federal de Santa Catarina, sendo o doutorado na área de Físico-Química Orgânica, com período sanduíche em Rutgers, The State University of New Jersey, onde estudou o mecanismo de reações orgânicas. Realizou pós-doutorado no IQ-Unicamp, com ênfase em complexos de polieletrólitos e coacervados. Desde 2013, é professora na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), no Campus Medianeira, onde coordena o Laboratório de Materiais e Fenômenos de Interface (LaMaFI). Desenvolve pesquisa na área de materiais magnéticos funcionalizados, como sílicas mesoporosas e hidróxidos duplos lamelares, para aplicação como adsorventes e catalisadores na remoção e degradação de poluentes em fases aquosa e gasosa. Atua no desenvolvimento de materiais didáticos inclusivos, com foco em neurodiversidade e ações para equidade de gênero. É mãe de Olivia (9 anos) e Pedro (7 anos).

Published

2026-02-09

How to Cite

Davies, F. S., Lucas, L. de P., Heilmann, E. S., Giona, R. M., & Costa Junior, I. L. (2026). Production of activated carbon from urban pruning residues of Cojoba arborea and Mangifera indica and its application in the removal of pharmaceuticals from aqueous media. Scientia Plena, 22(1). https://doi.org/10.14808/sci.plena.2026.019903

Issue

Section

8º Simpósio sobre Sistemas Sustentáveis