APLICAÇÃO DO BIO-CARVÃO, OBTIDO A PARTIR DA PIRÓLISE DA BORRA DE CAFÉ, COMO UM ADSORVENTE DE CORANTES.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Nogueira de Castro Caldas, K. (IFRJ) ; Kort-kamp Figueiredo, M. (IFRJ) ; Schoroeder, P. (UFF) ; Pereira do Nascimento, B. (IFRJ) ; Alves Romeiro, G. (UFF)

Resumo

A borra do café é um resíduo doméstico diário em quase todas as residências, comércios, bares e restaurantes a qual seu destino final será o lixo. Mesmo não sendo umas oleaginosas, contém uma certa porcentagem de ácidos graxos saturados e insaturados, aproveitando assim as substancias orgânicas vindas da borra do café com o método de pirólise branda. No presente trabalho, foi analisado a capacidade absorvente do carvão ativado neutro e carvão ativado básico da borra do café em corante (azul de metileno), e os mesmos comparados com o carvão comercial. Os resultados mostraram que o bio-carvão ativado apresenta um grande potencial para ser utilizado como adsorvente de corantes orgânicos.

Palavras chaves

bio-carvão; adsorvente; borra do café

Introdução

A energia de biomassa é aquela fornecida por materiais de origem vegetal renovável. O Brasil tem desenvolvido tecnologia há muitos anos para a utilização da biomassa como fonte geradora de energia, gerando empregos e com muito pouco recurso financeiro. Hoje são conhecidas diversas fontes renováveis de biomassa como: a borra do café. (INNOVA; 2017) A borra do café é um resíduo doméstico diário em quase todas as residências, comércios, bares e restaurantes a qual seu destino final será o lixo. Mesmo não sendo uma oleaginosa, contém uma certa porcentagem de ácidos graxos saturados e insaturados, aproveitando assim as substâncias orgânicas vindas da borra do café com o método de pirólise branda. (INNOVA; 2017) A pirólise é a decomposição térmica na ausência de oxigênio. É a primeira etapa dos processos de combustão e gaseificação. A pirólise da biomassa produz gás, líquidos e sólido. (SANTOS, K.G; 2011) O gás é composto de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrocarbonetos leves. O líquido de coloração escura é chamado de bio-óleo e o de coloração mais clara de água oleosa e o sólido de bio-carvão. A pirólise recebe diferentes denominações dependendo das condições utilizadas (FIGUEIREDO, M.KK; 2008). Neste trabalho será utilizada a pirólise branda, onde será empregada baixas temperaturas e longos tempos de residência. A fração sólida consiste principalmente de carvão e cinzas (dependendo da temperatura empregada), pode ser utilizado como combustível sólido de alto poder colorífico ou na fabricação de carvão ativado, tendo utilização como meio filtrante eliminando impurezas de certas substancias seguindo sua composição e interação química. (PICOLLA, C.D.; 2103).

Material e métodos

• Pirólise Branda As conversões foram realizadas num reator de bancada em processo de batelada, com a ausência de oxigênio a uma temperatura de 4000C por um tempo de 2h. Terminado esse tempo, o carvão permaneceu no reator e depois de resfriado foi retirado e avaliado quanto as suas características físico- químicas. • Método de Ativação do Carvão Foram adicionados a um balão 20 g de carvão e 20 mL de H2SO4 concentrado. A mistura foi aquecida a 200 ºC por 1 hora em banho de silicone. Durante a ativação, foi iniciada a agitação, a água foi evaporada e a mistura se tornou uma espécie de lama e começou a solidificar. Neste momento, traços de água mili-Q foram injetados ao material usando seringa de 10 mL para promover a ativação. A mistura foi separada em duas partes, uma lavada até atingir seu Ph básico e foi denominada carvão ativado básico (CAB) e a outra até seu Ph neutro sendo denominado carvão ativado neutro (CAN). • Adsorção de carvão Parte I- Preparou-se as soluções com diferentes concentrações (0,5 ; 1,0 ; 2,5 ; 5,0 ; 7,5 ; 10,0 ; 12,5 ; 15,0 ; 17,5 ; 20,0 ; gL -1) Parte II- Pesou-se em balança analítica, 10mg de carvão. Em seguida, utilizando a pipeta adicionou-se 10 ml das soluções, em seguida agitou-se por 1h. Transferiu-se a solução para tubos de ensaio para serem centrifugados. Parte III- Foi realizada uma curva de calibração com as soluções padrão e em seguida as amostras foram analisadas afim de descobrir suas concentrações e, enfim, utilizar a seguinte equação para determinar a quantidade de azul de metileno em cada amostra. Q=(Co-Cf).V/m Q=quantidade de azul de metileno Co=concentração inicial Cf=concentração final V=volume de azul de metileno M=massa de carvão

Resultado e discussão

Foi estudado a aplicação do bio-carvão obtido a partir da borra de café, como adsorvente de impurezas avaliando sua capacidade de remoção de corantes orgânicos. Procedeu-se primeiramente a realização da curva de calibração para o corante azul de metileno, foram utilizados 12 pontos para obtenção da curva. A curva de calibração utilizada está apresentada no gráfico da Figura 1. O biocarvão ativado foi então testado como adsorvente das soluções de azul de metileno, os resultados obtidos para o biocarvão ativado neutro, o bio- carvão ativado básico e o carvão ativo comercial estão apresentados na Tabela 1. Afim de avaliar a qualidade dos resultados obtidos pelo bio-carvão ativado realizou-se um estudo com o carvão ativo comercial. Os resultados confirmaram que o comportamento obtido pelos bio-carvões ativados foram satisfatórios, uma vez que a adsorção foi superior a 90%. No entanto, o bio- carvão ativado básico apresentou uma remoção do corante superior a remoção do corante realizada pelo carvão ativado neutro. Observou-se também que em algumas concentrações a remoção do corante utilizando o carvão ativo básico foi ainda superior a remoção realizada pelo carvão ativo, que é vendido comercialmente.

Conclusões

Observando os resultados obtidos nos ensaios de adsorção pode-se concluir que os bio-carvões ativados apresentaram um grande potencial para ser utilizado como adsorvente de corantes orgânicos. Ambos os carvões apresentaram excelentes potenciais de adsorção do corante, com adsorção superior a 90% em todas as concentrações. Entretanto, o bio-carvão ativo básico apresentou os melhores resultados comparados ao bio-carvão ativo neutro e em algumas concentrações apresentou adsorção até mesmo superior a adsorção de um carvão ativo, vendido comercialmente.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao auxilio e a bolsa PIBITI Jr. concedidos pelo IFRJ e CNPq.

Referências

FIGUEIREDO, M.K-K. Mamona como insumo na produção de combustíveis alternativos obtidos em processo de conversão a baixa temperatura (cbt). Dissertação (mestrado) - Universidade Federal Fluminense, 2008.

INNOVA: Energias Renováveis – Biomassa Residual. Disponível em: http://www.innovabr.com. Acesso: 23 fev. 2017.

PICOLLA, C.D. Características químicas de biocarvões produzidos a partir do
bagaço de cana-de- açúcar e a disponibilidade de fósforo no solo. Dissertação
(mestrado) – Universidade de São Paulo, 2013.

SANTOS, K.G. Aspectos fundamentais da pirólise de biomassa em leito de
jorro: fluidodinâmica e cinética do processo. Tese (doutorado) – Universidade
Federal de Uberlândia , 2011.