Nome do Projeto
Uso de biomassa lignocelulósica na preparação de materiais híbridos e carbonados magnéticos empregados na remoção de contaminantes orgânicos emergentes
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
22/11/2024 - 22/11/2027
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Multidisciplinar
Resumo
Fármacos, hormônios, pesticidas, conservantes, produtos para o cuidado pessoal, retardantes de chamas e alguns outros compostos orgânicos, os quais são denominados contaminantes emergentes (CE), vem chamando muita atenção nesses últimos tempos, por estarem presentes em ambientes aquáticos e não serem facilmente removidos pelos tratamentos de água usados convencionalmente. Alguns desses compostos são eliminados em quantidades até consideráveis em efluentes industriais, hospitais, indústrias farmacêuticas, sendo liberados posteriormente para efluentes aquosos. Esses efluentes demandam tratamentos adequados antes de serem eliminados em ambientes aquáticos onde aumentam a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) nos mesmos, reduzindo, assim, a vida das espécies aquáticas de forma considerável, além de causar alergias, doenças gastrointestinais, dificuldade de locomoção, doenças cardiovasculares, irritação cutânea, câncer aos seres humanos entre outros. Por estes motivos, o tratamento de efluentes industriais contendo compostos orgânicos é uma preocupação importante tanto do ponto de vista toxicológico quanto ambiental.
Com a crescente produção agrícola brasileira, gera-se muitos resíduos agrícolas que, na maioria das vezes, são simplesmente descartados em ambientes aquíferos bem como terrestres (nos solos). A decomposição destes resíduos leva à geração de vários compostos químicos e microrganismos que podem contaminar o ambiente de maneira descontrolada. Desta forma, é necessário encontrar uma utilização para estes resíduos agrícolas a fim de gerar novas riquezas ao país e evitar problemas de ordem ambiental.
Aliando-se à necessidade de se obter uma utilização para os resíduos de origem agroindustrial e, ainda, de se tratar efluentes contaminados com compostos orgânicos, propõe-se neste projeto, o uso de resíduos lignocelulósicos quimicamente modificados (carbonização, produção de materiais híbridos orgânico-inorgânico e compósitos magnéticos) para a remoção de contaminantes emergentes de efluentes aquosos. No presente projeto, serão realizados estudos acerca das melhores condições de adsorção, tais como: influência da massa de adsorventes; granulometria do adsorvente; influência do pH da solução do adsorvato, temperatura, tempo de contato, entre outros, empregando-se como adsorbatos contaminantes emergentes tais como a cafeína, amoxicilina, diclofenaco de sódio, nimesulida, meloxican, paracetamol, propranolol, bisfenol A, tetraciclina, captopril, enalapril, 17β-estradiol, 17α-etinilestradiol, 4-clorofenol utilizando diferentes adsorventes em sistemas em batelada. Os adsorventes preparados serão caraterizados por importantes técnicas disponíveis tais como DRX, FTIR, EDS, MEV, TGA/DTG, isotermas de adsorção-dessorção de N2, hidrofobicidade/hidrofilicidade (HI), ponto de carga zero (pHpzc), análise elementar CHN e titulação de Boehm modificada, dentre outras técnicas. Nas condições ideais, serão realizados estudos de cinética de adsorção, isotermas e termodinâmicos. Os dados obtidos serão ajustados empregando-se modelos não lineares relativas a cada estudo para estudar o mecanismo de adsorção envolvido no processo. As isotermas de adsorção serão ajustadas aos modelos de Langmuir, Freundlich, Liu, Sips, Redlich-Peterson, entre outros. Para medir as quantidades dos adsorvatos remanescentes em solução após o processo de adsorção, serão utilizadas as técnicas de espectrofotometria de absorção molecular na região do ultravioleta-visível e/ou cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para a determinação dos compostos orgânicos.
Objetivo Geral
Este projeto tem como objetivo a utilização de resíduos de origem vegetal, como serragem de madeira, caroço de pêssego, caroço de abacate, caroço de tucumã, entre outros resíduos lignocelulósicos, que serão quimicamente e/ou termicamente modificados para atuarem como adsorventes na remoção de compostos orgânicos presentes em efluentes industriais. Esses materiais de biomassa serão empregados na preparação de materiais híbridos (inorgânico-orgânicos), sendo misturados com metais de propriedades magnéticas, siloxanos (como TEOS, TMSPDETA, AEPT e APTES), ou líquidos iônicos (tais como 1-Etil-3-metilimidazólio, 1-Butil-3-metilimidazólio, 1-hexadecil-3-metilimidazólio), sendo, em seguida, pirolisados em atmosfera inerte, resultando em compósitos com elevada área superficial e adsorventes híbridos. Todos os adsorventes preparados serão caracterizados por técnicas analíticas apropriadas, incluindo Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Espectroscopia de Dispersão de Energia (EDS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Análise Termogravimétrica (TGA/DTG), análise de área superficial por BET/BJH, avaliação de hidrofobicidade/hidrofilicidade (HI), determinação do pH no ponto de carga zero (pHpzc), análise elementar (CHN) e titulação modificada de Boehm, entre outras técnicas. Além disso, os adsorventes serão avaliados quanto à sua eficiência na remoção de compostos orgânicos de efluentes aquosos. Parâmetros como o pH inicial da solução do adsorvato, a concentração do adsorvato, a temperatura e a massa do adsorvente também serão considerados na avaliação do desempenho dos adsorventes.