OTIMIZAÇÃO DA MESOPOROSIDADE DO CARVÃO ATIVADO OBTIDO A PARTIR DA TORTA DE BURITI (Mauritia flexuosa)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Veloso, S.F. (IFNMG - CAMPUS MONTES CLAROS) ; Silva, V.Q. (IFNMG - CAMPUS MONTES CLAROS) ; Dias, L.L. (IFNMG - CAMPUS MONTES CLAROS) ; Silva, R.G.C. (IFNMG - CAMPUS MONTES CLAROS)

Resumo

O carvão ativado é um dos adsorventes mais utilizados no tratamento de efluentes coloridos. Neste trabalho, a torta de buriti, proveniente da extração mecânica do óleo da fruta, foi utilizada como precursor para a produção de carvão. Para garantir um produto final de qualidade, utilizou-se a metodologia de superfície de resposta a fim de estudar o efeito das variáveis do processo de produção e determinar as condições que maximizam a capacidade de adsorção do corante azul de metileno. Os valores de tempo e temperatura de carbonização ótimos encontrados estão na região próxima a 205 minutos e 496℃, com um coeficiente de determinação (R²) igual a 0,86.

Palavras chaves

otimização; buriti; carvão ativado

Introdução

Com o desenvolvimento industrial e a consequente geração de elevadas quantidades de resíduos e efluentes, as leis ambientais estão se tornando cada vez mais rígidas. Dentre as grandes indústrias poluidoras do mundo, Immich (2006) destaca a indústria têxtil, responsável por consumir de 80 a 150 litros de água por quilo de tecido beneficiado e descartar cerca de 80% deste volume como efluente. Esse, se disperso em cursos d’agua sem o tratamento adequado, pode impactar consideravelmente o meio ambiente, pondo em risco a estabilidade e a vida do ecossistema em que está inserido (IMMICH, 2006). Nesse contexto, é cada vez maior a busca por tecnologias que buscam o tratamento melhor e mais adequado desses efluentes considerando custos, tempo e eficiência dos processos (ALBURQUERQUE JÚNIOR, 2002; IMMICH, 2006; KAMIDA E DURRANT, 2005). A adsorção com carvão ativado é uma das técnicas de separação mais utilizadas em tratamento de efluentes têxteis para remoção de corantes. Entre uma grande variedade de precursores que podem ser utilizados para produção de carvão ativado, os resíduos provenientes de outros processos se destacam por não possuírem valor agregado e ser geralmente descartados após sua geração. Neste trabalho, utilizou-se a torta de buriti, resíduo do processo de extração da fruta, por este ainda não possuir um destino adequado. Diversos autores vêm utilizando planejamentos experimentais com pontos centrais e metodologia de superfície de resposta com a finalidade de determinar as condições ótimas de operação e dessa forma, se obter um carvão ativado de qualidade, com características desejáveis (NASCIMENTO, 2008; BAÇAOUI et al, 2001; NEVES, 2015).

Material e métodos

A torta de buriti, resíduo utilizado para produção do carvão ativado foi disponibilizada pela cooperativa Grande Sertão situada na cidade de Montes Claros – MG. A biomassa é proveniente do processo de extração mecânica do óleo presente na polpa do fruto e é descartada por não possuir um destino adequado. Para utilização da torta na produção do carvão ativado, as amostras foram maceradas e peneiradas de forma a se obter um material homogêneo. A impregnação foi feita a partir da pesagem de 15 g de amostra em cadinhos limpos e secos e da adição, na proporção de 2:3 (volume de ácido/massa de amostra), de ácido fosfórico 10% (v/v). A amostra ficou em repouso por duas horas e em seguida realizou-se a carbonização e ativação da amostra em mufla de acordo com as condições definidas pelo planejamento experimental. O ensaio de adsorção foi realizado, pesando-se uma 0,2 g de carvão ativado em erlenmeyer de boca esmerilhada com tampa, limpo e seco de 125 mL. Em seguida, foi adicionada no erlenmeyer uma solução aquosa do corante azul de metileno na concentração de 100 mg/L. A amostra ficou por 2 horas no banho termostático com agitação a 27℃. Após o equilíbrio estabelecido, a amostra foi deixada em repouso para sedimentação do carvão e então, filtrada. A solução residual teve sua absorbância medida em espectrofotômetro. A qualidade do ajuste da equação do modelo foi expressa pelo coeficiente de determinação (R²) e os efeitos dos fatores avaliados foram mensurados pela curva de superfície de resposta.

Resultado e discussão

O planejamento experimental e os resultados obtidos para a quantidade adsorvida no equilíbrio (Qe) de azul de metileno do carvão ativado estão apresentados na Figura 1. Ao analisar os valores encontrados no ensaio, pode-se observar o comportamento da resposta frente a mudanças nas variáveis da produção do carvão ativado, uma vez que ao aumentar os valores da temperatura e tempo de carbonização da matéria prima, há um acréscimo significativo na quantidade de azul de metileno adsorvida. O aumento da capacidade de adsorção pode estar associado a um alargamento dos microporos, uma vez que esses têm seu diâmetro aumentado e dessa forma, as moléculas de azul de metileno podem ser adsorvidas pelos mesoporos formados. Como o objetivo deste trabalho é a determinação das condições que corroboram para a máxima capacidade de adsorção do azul de metileno, gerou-se um gráfico de superfície de resposta da quantidade de azul de metileno adsorvida em função do tempo e temperatura de carbonização, representado pela Figura 2. Essa técnica estatística é muito útil para modelagem e análise de problemas nos quais as respostas são influenciadas por várias variáveis. Para a superfície resultante, o ponto ótimo encontrado corresponde a 496℃ e 205 minutos. O modelo gerado pela superfície de resposta apresentou um coeficiente de determinação de 0,86, o que indica que a maioria das variações podem ser explicadas. Além disso, observa-se que os pontos centrais apresentaram uma pequena variação, indicando uma boa repetibilidade do processo.

Conclusões

Por meio da metodologia de superfície de resposta foi encontrado um modelo para a quantidade de azul de metileno adsorvida no equilíbrio (Qe) com coeficiente de determinação (R²) de 0,86. A capacidade de adsorção de moléculas de azul de metileno foi otimizada, sendo que a região que apresentou melhores características mesoporosas foi em 496℃ e 205 minutos.

Agradecimentos

Ao Instituto Federal do Norte de Minas Gerais (IFNMG) campus Montes Claros pelo auxílio à pesquisa.

Referências

ALBUQUERQUE JÚNIOR, Eden Cavalcanti de. Carvão ativado do mesocarpo do coco verde - produção, otimização e aplicação na adsorção do corante Remazol Black. 88 f. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2002.
BAÇAOUI, A. et al. Optimization of conditions for the preparation of activated carbons from olive-waste cakes. Carbon, v. 39, n. 3, p. 425-432, 2001.
IMMICH, Ana Paula Serafini. Remoção de corantes de efluentes têxteis utilizando folhas de azadirachta indica como adsorvente. 119 f. Dissertação (Mestrado) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2006.
KAMIDA, Hélio Mitoshi; DURRANT, Lucia Regina. BIODEGRADAÇÃO DE EFLUENTE TÊXTIL POR Pleurotus sajor-caju. Química Nova, Campinas, v. 8, n. 4, p.629-632, fev. 2005
NEVES, Henrique John Pereira. Avaliação Experimental e Modelagem do Processo de Remoção de Corante Têxtil Remazol Preto B de Fase Aquosa por Adsorção com Carvão Ativado. 140 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2015.
NASCIMENTO, Ulisses Magalhães. Estudo e otimização do processo de produção de biodiesel metílico de óleo de coco babaçu com aquecimento por micro-ondas usando um delineamento composto central rotacional (DCCR). 99 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Química, Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2008.