ÁREA: Ambiental
TÍTULO: CONSTRUÇÃO DE DESTILADOR SOLAR PARA SEPARAÇÃO E REAPROVEITAMENTO DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS
AUTORES: LONGHIN, S.R. (IFG/UCG) ; MARINHO, A.R.M. (IFG) ; SANTOS, J.F. (IFG) ; MATA, S.J.R. (UCG) ; NOBREGA, L.N.N. (IFG)
RESUMO: Os resíduos químicos gerados nas aulas práticas de química e nos laboratórios de pesquisa das Instituições de Ensino Superior (IES) no Brasil evidência cada vez mais a necessidade de um tratamento efetivo e/ou da recuperação de substâncias químicas. O maior problema encontrado é que gera-se pequena quantidade e uma grande diversidade de soluções residuais, que permanecem muitas vezes estocadas em almoxarifados, e esta diversidade encarece o tratamento ou destino final. Dessa forma, o desenvolvimento de um destilador solar de vidro que utilize tecnologia simples, barata e de fácil operação, que reduza em até 99% o volume das soluções residuais, mostra-se como uma alternativa viável para a recuperação de solutos/solventes, permitindo o seu reuso e assim minimizando os impactos ambientais.
PALAVRAS CHAVES: resíduos químicos, separação de substâncias, destilador solar
INTRODUÇÃO: Durante os últimos anos, observa-se em todo o mundo uma crescente conscientização por parte das indústrias, das instituições ensino superior e dos órgãos governamentais a respeito da necessidade de um tratamento eficaz ou de uma adequada disposição final de qualquer tipo de resíduo. As universidades, como instituições responsáveis pela formação de seus estudantes e, conseqüentemente, pelo seu comportamento como cidadãos, devem também estar conscientes e preocupadas com este problema(JARDIM, 1998). Como nas IES a quantidade de resíduos gerada é pequena e a diversidade é grande, os processos de reaproveitamento surgem como uma alternativa de minimizar o problema, por diminuir a geração e disseminação de resíduos, economia de energia e fontes de matéria prima, reduzindo assim o impacto gerado sobre meio ambiente através do acúmulo de compostos recalcitrantes(AFONSO et al,.2003). A utilização de energia solar tem se mostrado ser uma tecnologia promissora, principalmente em regiões de grande insolação, por minimizar o uso de energia elétrica reduzindo custos através de uma fonte energética gratuita e disponível em todo mundo. Na região centro-oeste do Brasil, temos uma média de 6 horas de insolação por dia com temperaturas que variam de 20 a 45 ºC. Esse trabalho tem como objetivo a construção de um destilador solar de vidro como uma alternativa ao tratamento e minimização dos resíduos gerados em IES utilizando materiais de baixo custo.
MATERIAL E MÉTODOS: Para o reconhecimento do passivo laboratorial do IFGoiás, foi realizado o inventário das soluções residuais presentes no almoxarifado dos laboratórios de Química, determinando a sua quantidade e discriminando-os de acordo o seu grau de periculosidade. O quantitativo de soluções aquosas presente no almoxarifado levou a necessidade de elaboração de um sistema de destilação para recuperação dos solutos e a consequente minimização do volume dos resíduos presentes. Constatou-se um volume significativo de soluções residuais de sulfato de cobre (CuSO4(aq)),com 2,905 L e permanganato de potássio (KMnO4(aq)) com 4,300 L. A escolha do modelo de destilador para solucionar a questão foi o solar de vidro, avaliado a partir de informações obtidas na literatura que demonstram ser este o modelo mais viável por apresentar baixo custo e fácil manuseio. Elaborou-se então um esboço gráfico para que a construção do destilador atendesse as condições de insolação de Goiânia. Os materiais utilizados para a construção do destilador foram: (a) bandeja de polietileno; (b) tubos de PVC; (c) adaptador tipo flange; (d) bucha red PVC rosca; (e) armação em vidro 4 mm; (f) torneira plástica; (g) adesivo para tubo PVC; (h) fita veda rosca. As soluções de sulfato de cobre e de permanganato de potássio, presentes em maior quantidade no almoxarifado, foram então submetidas ao tratamento, avaliando-se a perda de água em função do diâmetro do recipiente utilizado. Determinou-se também a temperatura interna e externa atingida pelo sistema utilizando-se de termômetro digital por infravermelho.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com o intuito de avaliar a capacidade térmica do destilador, determinou-se a temperatura máxima atingida tanto na parte externa quanto no interior do mesmo. A temperatura máxima obtida na cobertura de vidro do destilador foi de 45 ºC enquanto que no interior do sistema atingiu-se 71 ºC. Esta diferença pode-se justificar em função do efeito estufa promovido pela radiação infravermelha concentrada no interior do destilador. Este efeito leva a evaporação da água e a concentração do soluto. Para a operacionalização do destilador solar foram testados os tempos de evaporação de volumes definidos de soluções residuais em diferentes recipientes. Utilizou-se béquer de 100 mL (diam.= 5,5 cm) e placas de Petri (diam.= 9,5 e 14 cm) (figura 1) para avaliar o tempo de evaporação do solvente, assim otimizou-se o uso do equipamento. A Figura 2 apresenta os resultados obtidos para o tratamento de 80,0 mL de solução aquosa de sulfato de cobre. Os resultados mostraram que a placa de Petri levou ao melhor efeito na evaporação do solvente e cristalização do soluto. O resíduo sólido resultante, cerca de 1% (m/v) foi avaliado quanto ao seu ponto de fusão para determinação da pureza. Foram encontrados tanto para o CuSO4(s) quanto para o KMnO4(s) valores próximo aos tabelados, o que indica eficiência do sistema. A cristalização do CuSO4(s) foi observada, com a formação de cristais com aspecto hexagonal, indicando alto grau de pureza no resíduo sólido e possibilidade de reuso da substância. Com relação ao solvente, água, não foi possível a recuperação devido ao sistema de vedação do destilador. Adequações estão sendo feitas no projeto visando solucionar esta questão.
Figura 1: Aspecto visual do destilador de vidro.
Figura 2: Taxa de evaporação da água em 80 mL de solução residual de CuSO4
CONCLUSÕES: O uso da energia solar na recuperação das substâncias presentes em soluções aquosas residuais por meio da destilação aproveita as condições naturais de energia e minimiza o consumo de energia elétrica frente a outras formas de tratamento. O processo de destilação aqui apresentado mostra-se promissor pela sua eficiência na minimização do volume de soluções aquosas residuais estocadas no almoxarifado das IES, pois levou a uma redução de até 99% no volume das soluções aquosas de CuSO4 e KMnO4 tratadas, permitindo ainda o reuso desas substâncias devido ao grau de pureza obtida para as mesmas.
AGRADECIMENTOS: PIBIC/CNPq, IFG e PROGRAD/UCG.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: (1) JARDIM, W. F. Gerenciamento de resíduos químicos em laboratórios de ensino e pesquisa. Quim. Nova. 21(3), 671-675, 1998
(2) AFONSO, J. C.; NORONHA, L. - A; FELIPE, R. P.; FREIDINGER, N. Gerenciamento de resíduos laboratoriais: recuperação de elementos e preparo para descarte final. Quim. Nova, 26(4), 602-611, 2003.
