AVALIAÇÃO DA ADSORÇÃO DE COMPOSTOS SULFURADOS EM DIESEL UTILIZANDO CARVÕES ATIVADOS COMERCIAIS E PROVENIENTES DA AGROINDÚSTRIA

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Inorgânica

Autores

Sales, R.V. (UFRN) ; Carvalho, L.S. (UFRN) ; Maciel, P.A.M. (UFAL) ; Costa, T.R.N. (UFRN) ; Urbina, M.M. (UFAL) ; Longe, C. (UFRN) ; Silva, E.G. (UFRN) ; Silva, J.A.B. (UFRN) ; Rocha, L.S.Q. (UFRN) ; Andrade, J.C.F. (UFRN)

Resumo

A emissão de compostos sulfurados provenientes da combustão de derivados do petróleo, tais como óleo diesel e gasolina, é responsável por ocasionar danos ambientais, à saúde humana e aumento de custos industriais. Além disso, a nova especificação da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP, reduz o teor de enxofre no diesel rodoviário a no máximo 10 ppm, conforme a resolução nº 50, de 23 de dezembro de 2013. Buscando a redução do teor de enxofre no diesel foram utilizados neste trabalho, processos adsortivos com carvões ativados comerciais e provenientes da agroindústria. Os carvões ativados comercial (CA) e do endocarpo do coco (CLC), foram eficientes na redução da concentração de enxofre, com adsorção média de 86% em amostra modelo de diesel.

Palavras chaves

CARVÃO ATIVADO; DIESEL; ADSORÇÃO

Introdução

A emissão de poluentes produzidos pela queima de combustíveis fósseis tem sido o foco de muitos pesquisadores pelo mundo. Uma das grandes preocupações concentra- se na emissão de compostos sulfurados emitidos pela queima de combustíveis automotivos (YANG et al., 2007). Os compostos sulfurados causam prejuízos ao meio ambiente, devido à emissão de gases tóxicos ácidos (SOx), que podem vir a causar chuva ácida (NUNTHAPRECHACHAN et al., 2013). Além disso, o enxofre é um interferente também indesejável na indústria petrolífera, aumentando os custos de operação relativos a processos de dessulfurização e corrosão, e à saúde humana causando problemas pulmonares, sendo suposto agente carcinogênico (CHING- YU et al., 2012). Uma técnica promissora para a redução de teores de enxofre em combustíveis derivados de petróleo é a adsorção, que tem tido destaque no desenvolvimento de tecnologias para a remoção de compostos sulfurados (PEREIRA, 2011). Tais processos partem do princípio de que adsorventes específicos são capazes de, seletivamente, capturar compostos como mercaptanas, tiofenos e benzotiofenos, ainda presentes nas correntes efluentes dos sistemas de dessulfurização. Neste trabalho, o diesel foi o combustível escolhido para a adsorção e determinação de enxofre, por ser um dos combustíveis mais utilizados no país (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2013). Mesmo após severas destilações para obtê-lo, ainda permanecem altos teores de enxofre, e esse diesel é direcionado ao transporte brasileiro ainda com altas concentrações deste elemento. Para a adsorção, foram utilizados carvões ativados comerciais e provenientes da agroindústria. O enxofre foi determinado por espectrometria de fluorescência na região do ultravioleta – FUV, em concentrações variadas e em diferentes matrizes.

Material e métodos

As determinações dos teores de enxofre foram efetuadas em amostras de diesel comerciais, S500 e S1800, as quais apresentam concentrações de até 500 ppm e 1800 ppm deste elemento, respectivamente, e diesel modelo, mistura binária composta por n-decano como base e dibenzotiofeno (Acros organic, pureza 99%), como composto organossulfurado, de forma a se obter combustível sintético com 500 ppm (m/m) de enxofre. Para a adsorção de compostos sulfurados, foram utilizados carvões ativados comercial (CA) e oriundo do endocarpo do coco (CLC). Um tratamento hidrotérmico dos adsorventes foi realizado em estufa por um período de 6 horas à temperatura de 120 °C. Após o tratamento, os sólidos adsorventes foram mantidos em dessecador durante 1 hora antes de serem colocados em contato com as amostras líquidas. A curva de adsorção foi obtida após determinações de enxofre em amostras de carvão CA, com massas de 0,5; 1,0; 2,0; 3,5 e 4,0 g em 20 mL do diesel modelo. As amostras foram colocadas na Incubadora Tipo Shaker Orbital e mantidas a 30ºC sob agitação de 140 rpm, durante 24 h, para garantir que o equilíbrio de adsorção fosse atingido. Os ensaios de adsorção para os carvões ativados (0,5 g cada) foram realizados em sistemas preparados com a amostra modelo de diesel e submetidos ao mesmo procedimento anterior, nas condições padrão. Com as amostras comerciais de diesel foram realizadas as combinações de amostras de carvões e diesel, CAS500, CLCS500, CAS1800 e CLCS1800, na proporção de 1,0g para 20 mL, obtidas por adição do diesel ao carvão CA e o CLC. As determinações das concentrações de enxofre foram monitoradas nos tempos de 1,0; 2,5; 6,0; 18,0 e 24h de contato através da técnica analítica FUV, de acordo com a norma ASTM D5453.

Resultado e discussão

Na Figura 1 pode ser observada a quantidade de enxofre que permanece na solução, com o aumento da massa de carvão. A concentração inicial de enxofre no diesel modelo foi de 436,3 mg/L. De acordo com a Figura 1, a estabilidade de adsorção de enxofre, na forma de dibenzotiofeno inicia com 2,0 g de adsorvente, sendo esta a massa mínima de carvão a ser utilizada. Na Figura 2 está apresentado o comportamento de adsorção do enxofre, em amostras de diesel S1800 e S500, nos carvões CA e CLC, ao longo do tempo. Observa-se que ambos os carvões foram eficientes na adsorção de compostos sulfurados na forma de dibenzotiofeno, em amostras de diesel, sendo o carvão ativado CA levemente superior. O tempo de 6 h foi suficiente para o equilíbrio de adsorção fosse alcançado.

Figura 1. Dados de concentração de enxofre após adsorção de diversas massas de carvão do endocarpo do coco.


Figura 2. Teste cinético de adsorção para os carvões CAS500, CLCS500, CAS1800 e CLCS1800 em diesel comercial.

Conclusões

A adsorção de compostos de enxofre, na forma de dibenzotiofeno, por carvões ativados CA e CLC, apresentou elevada eficiência no abatimento destes poluentes. No entanto, o carvão CLC tem a vantagem de ter menor custo, uma vez que é oriundo de um resíduo da agroindústria, o endocarpo do coco. O estudo cinético e a construção da curva de adsorção foram importantes, permitindo a utilização desses carvões em processos adsortivos na indústria, redução de custos e otimização do método.

Agradecimentos

Ao Programa de Formação de Recursos Humanos – PRH-PB 222, aos grupos do NUPPRAR e dos Laboratórios LCL e LabTam, na UFRN.

Referências

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS – ASTM. Standard Test Method for Determination of Total Sulfur in Light Hydrocarbons, Spark Ignition Engine Fuel, Diesel Engine Fuel, and Engine Oil by Ultraviolet Fluorescence. ASTM D5453. West Conshohocken, PA, USA, 2009.
AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS - ANP. Disponível em: http://www.anp.gov.br. Acesso em: 11 de agosto de 2014.
CHING-YU, T., et al. BMC Public Health, 2012.
MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA - MME. Balanço energético nacional. 2013.
NUNTHAPRECHACHAN, T., PENGPANICH, S., HUNSOM, M. Adsorptive desulfurization of dibenzothiophene by sewage sludge-derived activated carbon. Chemical Engineering Journal, 2013.
PEREIRA, F. A. V. Impregnação de carvão ativado para remoção de enxofre do óleo diesel por adsorção. Dissertação de mestrado. Universidade Federal do Paraná, Curitiba. 2011.
YANG, Y., et al. Selective dibenzothiophene adsorption on modified activated carbons. Carbon; 45, 2007.