ÁREA: Ambiental
TÍTULO: INFLUÊNCIA DE ALGUNS FATORES SOBRE A SOLUBILIDADE DE HPAs NO MEIO AQUOSO
AUTORES: DA SILVA, P. M. F (UFRN) ; SANTOS, A. S. (UFRN) ; BARBOSA, A. F. F. (UFRN) ; DA SILVA, D. R. (UFRN) ; MELO, J. V. (UFRN)
RESUMO: Os HPAs (hidrocarbonetos policíclicos aromáticos), devido ao grande número de anéis condensados e ligações conjugadas apresentam características fluorescentes. A aplicação de métodos quimiométricos à química analítica vem proporcionando excelentes resultados no estudo da solubilidade de HPAs em meio aquoso, no sentido de entender os mecanismos envolvidos na contaminação do ambiente por estas substâncias. O método consiste na análise dos na solubilização dos HPAs de óleo diesel em água variando parâmetros como salinidade pH e temperatura, através de um planejamento fatorial. Posteriormente os HPAs são extraídos por hexano e analisados através de espectroscopia de fluorescência. Os resultados têm mostrado que os três parâmetros influencia na contaminação da água por estes agentes.
PALAVRAS CHAVES: hpas. fluorescência. planejamento fatorial.
INTRODUÇÃO: As águas produzidas oriundas dos campos de petróleo possuem geralmente alta salinidade, partículas de óleo em supensão, produtos químicos adicionados nos diversos processos de produção, metais pesados e até mesmo alguma radioatividade. Na formação do reservatório, água e óleo permanecem em contato por longos períodos geológicos, propiciando solubilidade do óleo (SILVA, 2000). A mistura de óleo e água (água oleosa) pode ocorrer nos estágios de extração, transporte e refino, bem como durante a utilização do óleo e de seus derivados (ROSA, 2003). O petróleo é constituído basicamente por hidrocarbonetos, tendo em sua composição de 20 a 54% de hidrocarbonetos aromáticos (CUNHA et al., 2005). Os hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) são formados em processos de combustão incompleta de matéria orgânica (XAVIER et al., 2005), originados por atividades humanas ou naturais (BETTIN et al., 2005). Até o início do século passado havia um equilíbrio entre a produção e a degradação natural de HPAs, sendo a sua concentração baixa e constante. Com o desenvolvimento industrial, esse balanço natural foi perturbado e a razão entre a produção e a degradação destes hidrocarbonetos tem aumentado consideravelmente (BETTIN et al., 2005). A espectroscopia de fluorescência é amplamente usada na análise destes compostos por apresentarem características fluorescentes devido à sua estrutura eletrônica (NETTO et al., 1987), garantindo simplicidade e rapidez na análise (QUEIROS et al., 2006). Este trabalho tem como principal objetivo é otimizar o sistema verificando em que condições os HPAs melhor se solubilizam em uma determinada solução aquosa, no intuito de desenvolver metodologias mais eficientes de descontaminação de águas contaminadas por estas substâncias.
MATERIAL E MÉTODOS: Preparou-se quatro diferentes tipos de solução salina: duas ácidas e duas básicas (25,0 g/L – pH ~ 3; 50,0 g/L - pH ~ 3; 25,0 g/L – pH ~ 10; 50 g/L – pH ~ 10). Para acidificar ou basificar as soluções utilizou-se 1mL de ácido acético e 1mL de hidróxido de amônio para o pH ~ 3 e pH ~ 10, respectivamente. Para o planejamento fatorial foram utilizados dois níveis (+) e (-) e três fatores (X1, X2 e X3) tendo 8 experimentos com repetições totalizando 16 ensaios. Onde X1, X2 e X3 correspondem, respectivamente, a concentração do sal (g/L), o pH e o volume de óleo diesel adicionado à solução (mL). Um banho termostático foi utilizado para controlar a temperatura de solubilização. 50,0 mL da solução salina foram adicionados a um recipiente onde se manteve a temperatura constante. A esta solução injetou-se óleo diesel comercial, mantendo a mistura sob temperatura e agitação constantes por 30 min. A fase aquosa foi separada da fase oleosa por um funil de separação, onde se retirou 40 mL da solução óleo/água. Em um funil de separação foram adicionados 20 mL de hexano à solução oleosa obedecendo a seguinte razão: hexano/água oleosa (1:2). Para a etapa de extração aguardou-se 30 min. Após a extração, as soluções contendo hexano + HPAs foram mantidas sob refrigeração para análise de fluorescência. As análises de fluorescência foram realizadas utilizando um espectrofluorímetro Shimadzu com comprimento de onda de excitação fixado em 282 nm varrendo em um intervalo de 300 a 450 nm, tendo como fonte de radiação uma lâmpada de xenônio. Como branco, utilizou-se o próprio hexano.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O planejamento fatorial foi realizado com o intuito de encontrar a melhor condição para a dissolução do óleo na água. Os fatores usados foram a salinidade, o pH do meio e o volume de óleo. Os valores das respostas foram determinados a partir da integração do espectro de fluorescência no intervalo de 300 a 450 nm, como mostra a figura abaixo. Numa matriz completa para um planejamento fatorial 23 obteve-se três efeitos principais e quatro de interação. Os resultados obtidos mostram que os três efeitos principais são importantes, porém todos negativos, quando comparados com o produto do erro padrão pelo t de Student. Como todos os experimentos foram realizados na temperatura de 40oC e acredita-se que este pode ter sido um fator fundamental para tais observações.O parâmetro que apresentou maior significância em seu efeito principal foi o pH. Apesar de ter significância, o efeito principal da salinidade foi o menor de todos, porém observa-se que este comportamento é devido a alta interação observada com o volume de óleo. Em trabalhos realizados anteriormente a salinidade apresentou efeito positivo, no entanto os experimentos foram realizados em níveis menores de salinidade. Em salinidades mais baixas ocorre uma elevação da tensão superficial da água dificultando a dissolução dos HPAs (DA SILVA, 2006). Entretanto, esperava-se que o aumento do volume de óleo na solução provocasse um crescimento na concentração dos HPAs no meio aquoso e observou-se uma diminuição. Este comportamento que ocorre uma alteraçãon no coeficiente de partição do sistema coeficiente de partição, uma vez que, com o aumento do volume, que o óleo pode atuar como um segundo solvente, agora em quantidade maior, portanto aumentando sua capacidade na retenção dos HPAs.
CONCLUSÕES: Através da análise dos resultados conclui-se que a solução preparada 40 ºC mostrou que o coeficiente de partição do sistema óleo-água é deslocado no sentido de diminuir a solubilidade dos HPAs na fase aquosa. Nessas condições os fatores salinidade, pH e volume de óleo apresentaram efeitos negativos, ou seja a condição de maior solubilidade dos HPAs em meio aquoso foi obtida quando os três fatores se encontravam nos seus respectivos níveis inferiores (ensaio 1: 25g/L, pH 3, 1 mL).
AGRADECIMENTOS: Agradecemos ao NEPGN pela realização das medidas de fluorescência e por todo apoio concedido.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BETTIN, S. M.; FRANCO, D. W. Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (HPAs) em aguardentes. Ciênc. Tecnol. Aliment., v. 25, n. 2, p. 234-238, abr.jun. 2005.
CUNHA, G. M. A. et al. Tratamento de águs produzidas em campos de petróleo: Estudos de caso da estação de Guamaré/RN. VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica – VI COBEQ. 2005.
DA SILVA, P. M. F. Efeitos de alguns fatores que influenciam na dinâmica de contaminação de águas por hpas oriundos de fontes petrogênicas. 2006. Monografia. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2006.
NETTO, J. M. De A. et al. Técnica de abastecimento e tratamento de água; v.1: Abastecimento de água; 2 ed ver; CETESB/ASCETESB; São Paulo: 1987.
QUEIROS, Yure G. C. et al. Materiais poliméricos para Tratamento de Água Oleosa: Utilização, Saturação e Regeneração. Polímeros: Ciência e Tecnologia, n. 3, p. 224-229, mar. 2006.
ROSA, Jailton Joaquim da. Desenvolvimento de um novo processo de tratamento de águs oleosas – Processo FF. XIX Prêmio Jovem Cientista. Água – Fonte de vida. 2003.
SILVA, Carlos Remi Rocha. Água produzida na extração de petróleo. 2000. Monografia (Curso de especialização em gerenciamento e tecnologias ambientais na indústria) – Escola Politécnica, 2000.
XAVIER, Laura Furquim Werneck et al. Fotodegradação de Hidrocarbonetos Policíclicos Aromáticos em Placas de Sílica Impregnadas com Dióxido de Titânio. Quím. Nova, n. 3, p. 409-413, out. 2005.
