ÁREA: Ambiental
TÍTULO: AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO DE HPA NO TRATAMENTO DE BORRA DE PETRÓLEO POR FOTOCATÁLISE HETEROGÊNEA
AUTORES: LOCATELLI, M.A.F. (UNICAMP) ; LUCENA, A.D.S. (UFPE) ; ROCHA, O.R.S. (UFRN) ; DUARTE, M.M.L. (UFRN) ; SILVA, V.L.S. (UFPE)
RESUMO: Dentre os contaminantes do petróleo, encontram-se os Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA), poluentes prioritários por possuírem potencial carcinogênico e mutagênico. Os processos oxidativos avançados (POA) têm se destacado como uma tecnologia alternativa ao tratamento de várias matrizes ambientais. Neste trabalho foi utilizado um POA para tratar borra de petróleo. Foram avaliados os efeitos das variáveis: concentração do peróxido de hidrogênio e massa do TiO2, utilizando como resposta a porcentagem de degradação dos HPA. Para a quantificação dos HPA usou-se a norma EPA 8270. O percentual de degradação de HPA variou de 76,71% a 96,24% concluindo-se que o processo desenvolvido é tecnicamente viável para o tratamento dessa matriz sólida.
PALAVRAS CHAVES: hpa, fotocatálise heterogênea, borra de petróleo
INTRODUÇÃO: Os hidrocarbonetos de petróleo tem sido motivo de grande preocupação ambiental, pois estes hidrocarbonetos principalmente os aromáticos e poliaromáticos apresentam risco a saúde humana por conta do seu caráter carcinogênico e mutagênico. Os hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos (HPA) constituem uma família de compostos caracterizada por possuírem 2 ou mais anéis aromáticos condensados. De maneira geral, tanto os HPA quanto seus derivados estão associados ao aumento da incidência de diversos tipos de cânceres no homem (PEREIRA NETTO et al., 2000). SABATÉ et al. (2001) levantam a questão de que a degradação microbiológica é responsável pela destruição natural destes compostos na água e no ar, porém o processo é extremamente lento. Os vários casos de poluição ambiental promovidos por petróleo e derivados impulsionaram esforços da comunidade técnica e científica visando o desenvolvimento de técnicas para recuperação de ambientes degradados. Os processos oxidativos avançados (POA) têm se destacado nos últimos anos como uma tecnologia alternativa ao tratamento de várias matrizes ambientais. A grande vantagem desses processos reside no fato deles ser um tipo de tratamento destrutivo, ou seja, o contaminante não é simplesmente transferido de fase. Dentre os vários POA, a fotocatálise heterogênea tem despontado como uma tecnologia bastante promissora no tratamento de poluentes ambientais. Neste trabalho foi utilizado um POA (Fotocatálise Heterogênea H2O2/UV/TiO2) com a finalidade de tratamento de borra de petróleo. Para isso elaborou-se um planejamento experimental fatorial onde foram avaliados os efeitos das variáveis: concentração do peróxido de hidrogênio e massa do TiO2(catalisador), utilizando como variável de resposta a porcentagem de degradação dos HPA.
MATERIAL E MÉTODOS: O método utilizado para a determinação de HPA (hidrocarbonetos policíclicos aromáticos) foi o da EPA 3540 – método Soxhlet de extração e a norma EPA 8270 – Componentes orgânicos semi-voláteis por cromatografia/espectrometria de massa (CG/MS), ALMEIDA (2003) e LOCATELLI (2006).
A análise cromatográfica foi realizada em um cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massas da marca Shimadzu (modelos GC-17A e QP5050A) utilizando uma coluna capilar DB-5 MS de 30 m de comprimento, diâmetro interno de 0,25 mm e espessura do filme de 0,25 µm.
Para realizar os experimentos de descontaminação da borra de petróleo, foram utilizadas 300 mg da amostra. Estas foram expostas em reator de luz branca.
Aplicou-se para avaliar a eficiência do processo o planejamento experimental 2x2 e as variáveis: concentração de peróxido de hidrogênio e quantidades de dióxido de titânio foram estudadas, utilizando como “resposta” a concentração de HPA. As comparações das determinações de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos, antes e após a fotodegradação, permitiram-se obter a eficiência do processo. As variáveis estudadas foram peróxido de hidrogênio (3,19% e 6,38%) e dióxido de titânio (5 mg e 6 mg).
O que resultaram 4 experimentos: O experimento 1 com 5mg de TiO2 e peróxido de hidrogênio 3,19%; o experimento 2 com 6 mg TiO2 e peróxido 3,19%; o 3 contendo 5 mg de TiO2 e H2O2 6,38% e o experimento 4 com 6 mg TiO2 e H2O2 6,38%.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A borra foi caracterizada e apresentou 34.500 mg/kg de Ferro, o que proporcionou a realização da reação Foto Fenton Like. A amostra apresentou pH em torno de 5. A concentração dos HPA encontrados na borra e nos experimentos encontram-se expostos na Tabela 1.
Através do cálculo dos efeitos, foi verificado que o efeito do peróxido de hidrogênio foi maior que o efeito do dióxido de titânio, observa-se na Tabela 1 que os experimentos 3 e 4, com maior concentração de peróxido, apresentam melhores resultados que os experimentos 1 e 2.
A melhor visualização dos resultados é observada no gráfico 1.
Os experimentos 1, 2, 3 e 4 apresentaram percentuais de degradação de HPA de 76,71%, 81,98%, 95,08% e 96,24% respectivamente.
KARAYILDIRIM et al. (2006) investigou o uso de pirólise no tratamento de dois tipos de resíduos de petróleo. A pirólise produziu uma grande quantidade de contaminantes de petróleo.
HUANG et al. (2005) desenvolveram técnicas para remover contaminantes de petróleo usando um processo combinado de fitorremediação e microorganismos em um solo contaminado com borra de petróleo contendo aproximadamente 5% de Hidrocarbonetos Totais de Petróleo (HTP). Depois de mais 08 meses o processo combinado conseguiu remover 90% de toda fração de HTP do solo.
A biorremediação apesar de ser um processo de baixo custo apresenta um tempo de tratamento elevado, em contrapartida a pirólise necessita de grande quantidade de energia.
No presente trabalho, pode-se constatar que o tratamento da borra obteve grande remoção de HPA, que variou de 76,71% a 96,24% num tempo total de 48 horas.
Demonstrando assim a eficiência do processo no tratamento dessa matriz sólida.
CONCLUSÕES: Na caracterização da borra encontrou-se grande quantidade de ferro, 34.500 mg/kg proporcionando a reação Foto Fenton Like. Os experimentos em batelada foram realizados em reator de luz branca e o planejamento experimental avaliou os efeitos das variáveis. Foi observado que o efeito da concentração do peróxido de hidrogênio foi maior que o efeito da quantidade de dióxido de titânio. O percentual de degradação de HPA variou de 76,71% a 96,24% concluindo-se que o processo desenvolvido neste trabalho é eficiente.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ALMEIDA, F. V. Bases técnico-científicas para o desenvolvimento de critérios de qualidade de sedimentos referentes aos compostos orgânicos persistentes. 2003. Tese de doutorado. Instituto de Química. UNICAMP. Campinas, São Paulo.
HUANG, X. D.; EL-ALAWI, Y.; GURSKA, J.; GLICK, B. R.; GREENBERGT, B. M. A. A multi-process phytoremediation system for decontamination of persistent total petroleum hydrocarbons (TPHs) from soils. Microchemical Journal, v.81 (1), p. 139-147, 2005.
KARAYILDIRIM, T.; YANIK, J.; YUKSEL, M.; BOCKHORN, H. Characterisation of products from pyrolysis of waste sludges. Fuel, XX, p. 1-11, 2006.
LOCATELLI, M. A. F. Investigação sobre a emissão e caracterização dos hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPA) na bacia do rio Atibaia. 2006. Tese de doutorado. Instituto de Química. UNICAMP. Campinas, São Paulo.
PEREIRA NETTO, A.D.; MOREIRA; J. C.; DIAS, A. E. X.; ARBILLA, G.; FERREIRA, L. F. V.; OLIVEIRA, A. S.; BAREK, J. Avaliação da contaminação humana por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) e seus derivados nitratos (NHPAs): uma revisão metodológica. Química Nova, v.23, n.6, p. 765-773, 2000.
SABATÉ, J.; BAYONA, J. M.; SOLANAS, A. M. Photolysis of PAHs in aqueous phase by UV irradiation. Chemosphere, v.44, p. 119-124, 2001.
