ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Bagaço de caju como precursor na síntese de carbono ativado para purificação de efluentes industriais
AUTORES: de Carvalho Costa, A.E. (IFRN) ; dos Santos Melquiades, F. (IFRN) ; Vieira de Freitas, G.V. (IFRN) ; Lopes da Silva, M. (IFRN) ; Santos Santiago, M. (UFC) ; Pereira Bezerra, D. (IFRN)
RESUMO: A casca da castanha de caju (CCC) é um resíduo da atividade agroindustrial do
nordeste do Brasil, sendo um problema ambiental na região. Seu despejo em aterros
sanitários ou incineração (como fonte combustível) não é o recomendável pelo alto
volume de produção. Dessa forma, este projeto visa à síntese de carbono ativado a
partir deste resíduo como forma de agregar valor. Para tanto será realizado
ativação química com ácido e carbonização do material carbônico e sua posterior
caracterização. Análises de adsorção de solução de corantes e metais pesados foram
realizadas como forma de indicação das capacidades de adsorção do carbono ativado.
Os adsorventes apontaram uma melhor aplicação no tratamento de recursos hídricos
contaminados com corantes orgânicos.
PALAVRAS CHAVES: adsorção; carbono ativado; caju
INTRODUÇÃO: O caju é um pseudofruto nativo do Brasil com produção nacional de mais de 3
milhões de toneladas anuais (FAO, 2006). Deste fruto resultam diversos produtos,
destacando o suco industrial e castanha de caju. Suas produções geram uma grande
quantidade de resíduo e tem gerado problemas em sua destinação.
Os principais destinos deste resíduo agroindustrial são o aterro sanitário ou a
incineração (como fonte combustível). Esta destinação resulta em um desperdício
de material que pode ser utilizado como matéria-prima para outros processos, por
exemplo a produção de carbono ativado.
A utilização deste resíduo como fonte de matéria-prima para produção de carbono
ativado resultará em material de alto valor agregado com propriedades adequadas
para sua utilização na separação/purificação de efluentes industriais
contaminados com compostos orgânicos.
Este adsorvente, carbono ativado, possui importância particular devido às suas
estruturas químicas, características físico-químicas, estabilidade química, alta
reatividade e seletividade.
O estudo tem como objetivo estudar a obtenção de carbono ativado tendo como
matéria-prima os rejeitos da agroindústria do caju, com aplicação
industrial/ambiental. A utilização destas fontes naturais e de rejeitos da
indústria regional é extremamente interessante para a produção destes
adsorventes, visto a abundância de diferentes materiais como bagaço de caju na
região nordeste, especialmente no alto oeste potiguar do estado do Rio Grande do
Norte.
MATERIAL E MÉTODOS: Na síntese de carvões ativados seguira a metodologia sugerida na literatura
(Rios et al., 2009), o precursor (bagaço do caju) é inicialmente triturada e
peneirada. Os processos de ativação/modificação química são realizados
utilizando ácido fosfórico como agente ativante (concentração 10% v/v). A
relação utilizada nesse estudo será de 1:2 (Molina-Sabio et al., 2003). Durante
este processo, o material é carbonizado em um forno, sob uma taxa de aquecimento
de 1 oC/min a uma temperatura de 450 oC durante 2 horas. Passado este período, o
material foi lavado com água destilada até se obter um pH próximo de 6. Esta
lavagem garante a remoção quase total de ácido fosfórico, já que o mesmo é
solúvel em água. O material é então retornado ao forno para a última fase, em
que será secado a 100 oC sob uma velocidade de aquecimento de 1 oC/min durante 2
horas.
A caracterização foi realizada com o intuito de selecionar os materiais
indicados para determinada aplicação. As propriedades de porosidade e acidez
superficial foram obtidos por análises do índice de azul de metileno (similar ao
índice de iodo) e pH em potencial de carga zero.
Foram construídas curvas de calibração utilizando espectrofotômetro (para
corantes) e condutivímetro (para metais) a partir de soluções padronizadas.
Foram realizados ensaios de adsorção em sistema de batelada utilizando soluções
com diferentes concentrações de corantes e metais. Foram imersos 0,5g de carbono
ativado em 50 ml de solução 1 g/l. Foram analisados os corantes: azul de
metileno e azul de bromotimol e as soluções dos metais chumbo e cádmio.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As análises de caracterização da superfície do carbono ativado sintético
resultaram em uma acidez superficial de pH (potencial de carga zero) com valor
entre 2,0 e 3,0. A superfície bastante ácida é reflexo do processo de ativação
química utilizado na síntese (ácido fosfórico). Mesmo com a lavagem excessiva do
material adsorvente, sua superfície continuou com bastantes grupamentos ácidos.
Os ensaios de adsorção em corantes e metais para o carbono ativado sintético
estão apresentados na tabela 1. Dos ensaios realizados foram observados valores
de capacidade de adsorção para o azul de metileno (massa molar de 319,85 u),
azul de bromotimol (massa molar de 624,35 u), cloreto de chumbo II (massa molar
de 278,1 u) e cloreto de cadmio II (massa molar de 112,4 u). Os resultados
evidenciaram uma afinidade do carbono ativado pelos corantes orgânicos e uma
menor interação entre os grupos de cátions metálicos (chumbo e cádmio). Contudo
o corante azul de metileno apresentou uma afinidade maior com o adsorvente, isso
se deve ao tamanho desta molécula que é compatível com o diâmetro do poro do
carbono ativado. Entretanto, o azul de bromotimol, por seu uma molécula muito
maior em peso e tamanho, não apresentou bons resultados de adsorção.
Tabela 1
Resultado dos testes de adsorção em corantes e
metais.
CONCLUSÕES: O estudo realizou a síntese de carbono ativado a partir do bagaço do caju e
apresentou uma maior interação adsortiva por corantes orgânicos em detrimento aos
cátions metálicos estudados. Também foi observada uma afinidade do carbono ativado
pelo corante azul de metileno provavelmente devido seu tamanho molecular, ideal
para adsorção em materiais mesoporosos.
AGRADECIMENTOS: Os autores deste estudo agradecem ao CNPq e ao IFRN pelas bolsas de iniciação
científica concedida.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Rios, R.B., Silva, F.W.M., Torres, A.E.B., Azevedo, D.C.S., Cavalcante, C.L. Asorption of methane in activated carbons obtained from coconut shells using H3PO4 chemical activation. Adsorption, 15, 271-277, 2009.
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. Adsorption by Powders & Porous Solids. San Diego: Academic Press, 1999.
Ruthven, D.M. Principles of Adsortion and Adsortion Properties. New York: John Wiley & Sons, 1984.
