OBTENÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DO ENDOCARPO DE Caryocar brasiliense Camb. (PEQUI)

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Souza, A.D.R. (UFMA) ; Rego, V.S. (UFMA) ; Nascimento, T.F. (UFMA) ; Moreira, G.C. (UFMA) ; Sousa, A.A.F. (UFMA) ; Leal, A.S. (UFMA)

Resumo

O caroço do pequi é um material rígido e lenhoso, com característica para produção de carvão ativado. Porém, é descartado como resíduo após a retirada da polpa e amêndoa. Desta forma, este trabalho teve como objetivo utilizar o endocarpo do pequi para obtenção de carvão ativado visando sua posterior aplicação como adsorvente. Para a ativação química foram utilizados NaOH, ZnCl2 e H3PO4 como agentes ativantes. Os resultados obtidos de Infravermelho demonstraram que o processo de ativação foi efetivo, sendo que o espectro do carvão ativo padrão apresentou-se muito semelhante ao carvão ativado com cloreto de zinco.

Palavras chaves

Pequi; Endocarpo; Carvão Ativado

Introdução

O carvão ativado tem excelente capacidade de adsorção, extensa área superficial específica e estrutura microporosa. Suas propriedades são determinadas pela matéria prima utilizada e pelo processo de produção. Pode ser obtido de fontes renováveis ou não, tem diversas aplicações na indústria, seja para o tratamento de água, processos de clarificação, adsorção de contaminantes - pigmentos, metais pesados, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (CRUZ JUNIOR, 2010). Os carvões ativados são opções importantes e vantajosas para uma grande classe de aplicações, por sua grande versatilidade industrial associada a um baixo custo de produção. Os precursores de carbono empregados na produção de carvão ativado são substâncias com alto conteúdo de carbono e baixo teor de inorgânicos, assim como resíduos sólidos agroindustriais (CASTRO, 2009). O pequizeiro tem um relevante papel socioeconômico e mobiliza toda a economia local onde é cultivado diante da multiplicidade de utilização da planta e principalmente do fruto, sua utilidade varia tanto no âmbito artesanal, quanto na culinária (CARRAZZA & D’ÁVILA, 2010). De acordo com Oliveira et al., (2008), o fruto do pequi apresenta o epicarpo (polpa) que quando maduro apresenta uma coloração amarelada e o endocarpo que é rígido, lenhoso e com uma grande quantidade de espinhos, contendo castanha no seu interior. Devido a essa grande quantidade de espinhos, após a retirada da polpa e da castanha, o endocarpo (caroço) do pequi é descartado (OLIVEIRA et al., 2008). Como o caroço do pequi, normalmente, não é aproveitado, este trabalho teve como objetivo foi produzir carvão ativado a partir de endocarpo de pequi a fim de agregar valor a esse resíduo.

Material e métodos

Utilizou-se como matéria prima o caroço de pequi adquiridos nos povoados próximos às cidades de Grajaú e Sítio Novo no estado do Maranhão. Os caroços foram secos a 110 °C por 24 horas em estufa para posterior retirada da castanha contida no seu interior. Armazenou-se em frascos de vidro e manteve-se em temperatura ambiente. Obtenção do carvão ativado As amostras de caroços de pequi foram carbonizadas utilizando uma mufla elétrica (QUIMIS, Q318M21), por um tempo médio de 25 minutos, com uma velocidade média de aquecimento de 5°C.min-1, até estabilização a 400 °C, por três horas. Após transcorrido esse tempo, o carvão obtido foi ativado a 500 °C com a mesma velocidade de aquecimento da carbonização (PEREIRA, 2012). Ativação química com ácido fosfórico (H3PO4), hidróxido de sódio (NaOH) e cloreto de zinco (ZnCl2) O resíduo carbonizado foi impregnado com agente ativante (1 g de agente: 1 g de precursor) e aquecido à 80°C, sob agitação manual, por cerca de 30 min. Em seguida, foi seco em estufa a 110°C, por 24 horas. A carbonização do material foi realizada em forno mufla durante 40 minutos à 500°C, com taxa de aquecimento de 5°C.min-1. O carvão obtido foi imerso em uma solução de ácido clorídrico por 20 min e lavado com água destilada até que o pH neutro fosse alcançado. Em seguida, o material foi seco em estufa à 80°C, por 8 horas, e armazenados em embalagem hermeticamente fechada. Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) A análise por FTIR foi realizada em um espectrofotômetro da marca Perkin Elmer, modelo Spectrum 1000. O intervalo de medida foi entre 4000 e 400 cm-1, resolução de 4 cm-1, 32 varreduras, utilizando pastilhas de brometo de potássio (KBr). A análise dos dados foi realizada através do Programa ORIGIN versão 8.0.

Resultado e discussão

Para avaliação do espectro FTIR (Figura 1) utilizou-se como literatura Pavia, Lampman e Kriz (2001). A banda observada em 3432 cm-1 é atribuída às vibrações de estiramento, características do grupo funcional hidroxila (-OH), pertencente à estrutura da celulose, que se constitui no principal componente dos materiais lignocelulósicos (ROCHA,2006). O carvão padrão apresentou-se muito semelhante ao carvão ativado com cloreto de zinco. Para o carvão ativado com cloreto de zinco, a banda na região de 1073 e 1160 cm-1, representando estiramentos C-O de álcoois e fenóis, e a banda 1432 cm-1 representam dobramento C-H de alcanos (como CH3, CH2). Foram observados sinais de 1580 cm-1, 2914 cm-1 e em 3432 cm-1, referentes a vibrações de ligações C=C de grupamentos aromáticos, C-H de alcanos e estiramentos O-H, respectivamente. O carvão ativado com NaOH apresentou vibração referente aos estiramentos C-O de álcoois e fenóis em 1083 e 1197 cm-1. Em 1431cm-1 ocorrem vibrações relacionadas a CH2 e em 1618 cm-1 vibrações referentes a ligação C=C de grupamentos aromáticos isolados da lignina. Assim como os carvões anteriores, mostrou sinais em 2847 e 2914 cm-1 de estiramento C-H de alcanos e 3432 cm-1, estiramentos de OH associado. Para o carvão ativado por H3PO4 não aparecem as bandas em 2914 e 1700 cm-1 como podem ser observadas no espectro das demais amostras. Sendo assim, percebe-se que a impregnação com ácido fosfórico altera as vibrações dos grupos presentes na superfície do precursor. Os espectros analisados demonstraram a capacidade do agente ativante em alterar a superfície química dos carvões. Os espectros mostrados na Figura 1 sugerem a presença de variados grupos oxidados em sua superfície com pontos de adsorção polares (HIRATA et al., 2002).

espectros de infravermelho dos carvões ativados obtidos do caroço de pequi

Conclusões

O caroço do pequi é um precursor alternativo para a produção de carvão ativado. As amostras de carvão ativado por diferentes agentes ativantes apresentadas neste trabalho demonstraram regiões semelhantes ao carvão ativo padrão, indicando superfícies oxidadas. Ensaios mais aprofundados como adsorção e determinação do tamanho dos poros são necessários para obter um material promissor no tratamento de água e no tratamento de efluentes.

Agradecimentos

À Universidade Federal do Maranhão/Campus Grajaú, pelo espaço cedido para a realização deste trabalho

Referências

CARRAZZA, L. R.; D’ÁVILA, J. C. C. Manual tecnológico de aproveitamento integral do fruto do pequi. Brasília, DF: Instituto Sociedade, População e Natureza (ISPN), 2010.
CASTRO, C.S. Preparação de carvão ativado a partir da borra de café: uso como adsorvente e como suporte catalítico para remoção de poluentes orgânicos de meio aquoso. Dissertação (Mestrado em Agroquímica) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2009.
CRUZ JUNIOR, O.F. Produção De Carvão Ativado A Partir De Produtos Residuais De Espécies Nativas Da Região Amazônica. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.
HIRATA, M.; KAWASAKI, N.; NAKAMURA, T.; MATSUMOTO, K.; KABAYAMA, M.; TAMURA, T.; TANADA, S. Adsorption of dyes onto carbonaceous materials produced from coffee grounds by microwave treatment. Journal of Colloid and Interface Science, Japan, n. 254, 17-22, 2002
OLIVEIRA, M. E. B. e; GUERRA, N. B.; BARROS, L. de M.; ALVES, R. E. V. Aspectos agronômicos e de qualidade do pequi. Documentos, 113. Fortaleza: Embrapa Agroindústria Tropical, 2008. 32 p.
PAVIA, D.L.; LAMPMAN, G.M.; KRIZ, G.S. Introduction to spectroscopy: A guide for students of organic chemistry. 3 ed. Australia: Brooks/cole, Thomson Learning, 2001.
PEREIRA, R. G. Síntese de carvões ativados a partir de resíduos agroindustriais e sua aplicação na adsorção de proteínas do soro do leite. – Itapetinga: Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia, 2012. 66p.
ROCHA, W. D. Carvão ativado a partir de resíduos agrícolas e suas aplicações na adsorção de íons metálicos. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal de Ouro Preto, Escola de Minas, Departamento de Engenharia de Minas, Ouro Preto, 2006.