ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: ESTUDO DA CARBONATAÇÃO MINERAL PARA SEQÜESTRO DE CARBONO VISANDO À MITIGAÇÃO DE MUDANÇAS CLIMÁTICAS
AUTORES: SILVA, V. D. (PUCRS) ; ALVES, N. S. M. S (PUCRS) ; EINLOFT, S. (PUCRS) ; LIGABUE, R. (PUCRS) ; DULLIUS, J. (PUCRS)
RESUMO: Este trabalho teve como objetivo o estudo dos processos de lixiviação e carbonatação do mineral serpentina (aproximadamente 40% em peso de MgO) (TEIR, 2009), como uma possibilidade de seqüestro de carbono, visando a mitigação de mudanças climáticas conseqüentes da ação antropológica. Estima-se que a carbonatação de minerais de silicatos que contenham metais alcalinos tem grande capacidade de armazenamento de dióxido de carbono (CO2) dentre as opções atualmente conhecidas para este fim (TEIR, 2009). Com isso buscamos métodos simples, de baixos custos, avaliando parâmetros como temperatura, pH, tempo de reação e granulometria do mineral, a fim de que o processo seja economicamente viável tornando o mesmo uma excelente opção para o armazenamento de CO2.
PALAVRAS CHAVES: lixiviação, serpentina, carbonatação
INTRODUÇÃO: Com o crescente consumo de combustíveis fósseis, as queimadas nas florestas, e outros excessos explorados com total falta de consciência e respeito ao meio ambiente, do qual todos nós dependemos para sobreviver, o aquecimento global é algo mais do que esperado. Torna-se evidente a necessidade de uma melhora no tratamento dado aos gases emitidos ao meio ambiente, principalmente de processos geradores de CO2, que é um dos principais causadores do aquecimento global.
A carbonatação mineral é uma das melhores maneiras de seqüestro de CO2, oriundo da ação antropológica, para a atmosfera em curto prazo, além de apresentar vantagens em relação às outras opções de armazenamento de CO2 (TEIR, 2009).
Dentro deste contexto, teve-se como objetivo estudar os processos de lixiviação e carbonatação do mineral serpentina, variando-se parâmetros reacionais como, tempo, concentração da solução ácida, temperatura e granulometria do mineral.
MATERIAL E MÉTODOS: Para o processo de lixiviação (Equação 1) utilizou-se um reator de vidro envolto por uma camisa conectada a um banho termostatizado, para controle de temperatura, e agitação magnética.
Primeiramente as amostras de serpentina foram moídas, peneiradas e pesadas para então serem submetidas à lixiviação (extração de íons) no reator de vidro. As faixas granulométricas escolhidas para o estudo foram: entre 75 e 150 μm, entre 150 e 300 μm e entre 300 e 600 μm para verificar a influência do tamanho da partícula na extração de íons magnésio (Mg). No processo da carbonatação (Equação 2) utilizou-se o mesmo sistema do processo de lixiviação. As condições estabelecidas para a carbonatação foram: temperatura ambiente, tempo de reação de 15min e pH 11 mediante ajuste com solução de NaOH. Utilizou-se agitação magnética e borbulhou-se CO2 99,99%.
Mg3Si2O5(OH)4(s) + 6HCl(aq) → 3MgCl2(aq) + 2SiO2(s) + 5H2O(l)
Equação 1 Lixiviação da serpentina com solução ácida.
5MgCl2(aq) + 10NaOH(aq) + 4CO2 → 10NaCl(aq) + Mg5(OH)2(CO3)4.4H2O(s)
Equação 2 Carbonatação da solução após o processo de lixiviação.
Inicialmente as condições de lixiviação fixadas foram: temperatura de 70°C, tempo de reação de 2h, solução de HCl 1M e proporção sólido/líquido de 1g de serpentina para 50mL de solução de HCl (TEIR, 2007). Os experimentos foram realizados em triplicata para cada faixa granulométrica.
Posteriormente, com o objetivo de otimizar o processo de lixiviação, modificou-se os parâmetros reacionais para: temperatura de 25ºC, tempo de reação de 15min e solução de HCl de 0,5M. Manteve-se a mesma proporção sólido/líquido previamente testada.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Até o momento têm-se os resultados do estudo da granulometria do mineral nas condições de 70°C, tempo de reação de 2h e solução de HCl 1M e do processo de lixiviação realizado nas condições otimizadas (de 25°C, tempo de reação de 15min e solução de HCl 0,5M).
Quanto ao estudo da granulometria, verificou-se através da análise por Cromatografia Iônica do líquido lixiviado que a faixa granulométrica de maior extração de Mg é de 75 a 150 μm, conforme figura 1:
Figura 1 Extração de Mg do mineral Serpentina.
Logo, constata-se que quanto menor o tamanho de partícula maior a eficiência de extração de Mg nas condições reacionais estudadas.
Em relação ao processo de lixiviação realizado nas condições otimizadas, verificou-se que as mesmas não foram as mais adequadas para a extração de magnésio. Através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) auxiliada por Espectrômetro de Raio-X por Energia Dispersa (EDS), aplicados tanto no resíduo sólido da reação de lixiviação quanto no precipitado formado após a carbonatação, figura 2, verificou-se que o precipitado formado na reação de carbonatação da fase líquida resultante da lixiviação do mineral tratava-se do cloreto de sódio (NaCl). Portanto, não foi possível precipitar carbonatos de magnésio, pois não houve uma extração eficiente de Mg da serpentina na etapa de lixiviação.
Figura 2 (a) Micrografia da serpentina lixiviada, (b) Espectro da análise por EDS da serpentina lixiviada, (c) Precipitado formado no processo de carbonatação, (d) Espectro da análise por EDS do precipitado.
CONCLUSÕES: O estudo da carbonatação mineral é de extrema relevância, pois é uma forma de reduzirmos de maneira segura e duradoura a emissão de CO2 para atmosfera. As melhores condições atualmente conhecidas de armazenamento de carbono são as da carbonatação mineral, que oferece um aprisionamento considerado permanente do CO2 sem agredir o meio ambiente. Constatou-se que quanto menor o tamanho de partícula maior a eficiência de extração de Mg nas condições reacionais estudadas e que a temperatura exerceu grande influência sobre o processo de lixiviação.
AGRADECIMENTOS: Centro de Excelência em Pesquisa sobre Armazenamento de Carbono (CEPAC) e a Faculdade de Química (FAQUI) da PUCRS e a PETROBRAS.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: TEIR, S., KUUSIK R., FOGELHOLM C-J., ZEVENHOVEN, R. 2007. Production of magnesium carbonates from serpentinite for long-term storage of CO2. International Journal of Mineral Processing. 85: 1–15.
TEIR, S., ELONEVA, S., FOGELHOLM C-J., ZEVENHOVEN, R. 2009. Fixation of carbon dioxide by producing hydromagnesite from serpentinite. Applied Energy. 86: 214–218.
