Pesquisas na UFSCar desenvolvem processos de dessalinização e tratamento de água contendo metais pesados e poluentes orgânicos
Lagoa do Sino
Diante das reservas limitadas de água doce, seja pela escassez ou pela dificuldade de acesso, novas tecnologias são desenvolvidas para ampliar os ciclos de reuso e possibilitar a retirada de sais da água. No Departamento de Engenharia Química (DEQ) da UFSCar, o professor Luís Augusto Martins Ruotolo coordena as atividades do Laboratório de Tecnologias Ambientais (Latea) e orienta diversos estudos que envolvem a remoção de resíduos orgânicos e metais pesados de efluentes industriais, além de processos para dessalinização da água.
Os pesquisadores do Latea desenvolvem métodos e equipamentos que possibilitam o tratamento de água e de efluentes industriais. Basicamente, os estudos envolvem conceitos físico-químicos de adsorção, eletroquímica e fotocatálise.
Ruotolo explica que a adsorção baseia-se na retenção de íons ou moléculas orgânicas na superfície de um sólido. O exemplo mais comum é a utilização do carvão ativado nos filtros de água domésticos, mas esse processo também é muito utilizado industrialmente. As características mais importantes desses materiais são sua porosidade e a grande área superficial específica, o que possibilita a retenção dos compostos indesejados, afirma o docente.
Nos processos de dessalinização, empregam-se os princípios da eletroquímica para a retenção de sais sobre a superfície de materiais de carbono. Neste processo é aplicada uma corrente elétrica entre dois eletrodos e, por atração eletrostática, as espécies com carga elétrica, conhecidos como íons, são retidas nos eletrodos de carbono. No Latea são estudados processos para a dessalinização de águas salobras e para abrandamento de água de caldeira
No caso da remoção de metais pesados, a tecnologia eletroquímica tem dado resultados excelentes. Basicamente, o processo consiste na aplicação de uma corrente elétrica a um reator eletroquímico que possibilita a remoção de metais pesados presentes na água, por meio de sua eletrodeposição. O processo apresenta dois ganhos: a recuperação do metal, que em outros processos é perdido, e a limpeza da água, explica o professor. A tecnologia eletroquímica também é empregada para a degradação de compostos orgânicos poluentes em reatores especialmente desenvolvidos pelo grupo para este propósito. Estudos de adsorção baseiam-se no desenvolvimento de processos contínuos e descontínuos para a remoção de compostos orgânicos poluentes.
Além da aplicação das tecnologias de adsorção e eletroquímica, o Latea também desenvolve materiais de baixo custo que possam aumentar o rendimento. Uma das pesquisas realizadas no laboratório analisa o potencial de uso de produtos da biomassa para baratear os processos de tratamento da água, além de ampliar o uso de materiais que seriam descartados. Estamos tendo bons resultados com a utilização do bagaço da cana-de-açúcar para a produção de carvão ativado para adsorção e dessalinização", aponta Ruotolo.
Os estudos realizados pelo doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) da UFSCar Rafael Zornitta e pelo pós doutorando Júlio Lado Garrido envolvem o processo de dessalinização para remoção da dureza e abrandamento da água e para a produção de água potável a partir da salobra. Garrido explica que, atualmente, o processo de retirada de sais mais comum é a osmose reversa, processo que exige alta pressão, com grande demanda de energia elétrica e baixo rendimento. Já com a dessalinização, a partir da técnica eletroquímica denominada de deionização capacitiva, o processo apresenta um consumo menor de energia. Para cada litro de água, temos entre 850 a 900 ml de água limpa, salienta Lado Garrido.
Além do maior rendimento no processo de retirada de sais, o sistema com eletrodos também apresenta vantagens econômicas. Garrido explica que ao mesmo tempo em que o sistema atua na remoção de dos sais, ele atua também como um capacitor que permite o armazenamento de energia elétrica, que pode possibilitar a construção de um sistema com consumo muito baixo de eletricidade. Quando aplicamos uma diferença de potencial, os íons migram da solução para o eletrodo. Esse sistema é muito interessante porque seu funcionamento é muito parecido com os capacitores, que são sistemas de armazenamento de energia. Os íons que são armazenados nos eletrodos podem ser descarregados para a utilização da energia elétrica. Hoje existem estudos que analisam a possibilidade de se utilizar essa energia armazenada e o sistema ser quase que totalmente auto-sustentável, explica o pesquisador.
A retirada de sais também é fundamental no setor produtivo. A água não tratada pode apresentar grande quantidade de sais que podem se acumular em tubulações e prejudicar toda a estrutura produtiva. Se a água apresentar grandes quantidades de sais de magnésio e cálcio, pode ocorrer a formação de incrustações, que diminuem o diâmetro das tubulações, e aumentar a pressão e comprometer o sistema. Com o processo de eletrossorção de íons, utilizando eletrodos feitos com bagaço da cana-de-açúcar, conseguimos retirar os íons de cálcio e magnésio e diminuir o risco de problemas com essas incrustações. Agora estamos estudando formas de aumentar a quantidade de sais que podem ser retirados em função do tempo, adianta Lado Garrido.
Estudos realizados pela doutoranda do PPGEQ Rosimeire Martins Farinos baseiam-se no desenvolvimento de materiais de eletrodo e de um processo para a degradação de compostos orgânicos poluentes e tóxicos. Neste trabalho desenvolveu-se um eletrodo poroso que apresentou excelentes resultados para a degradação de um herbicida agrícola e também para o fenol. O eletrodo poroso possui uma maior área superficial específica para a degradação do poluente orgânico. Neste processo, um substrato de carbono vítreo reticulado é recoberto com um filme de óxido de chumbo, que é o material eletroativo responsável pela formação de radicais hidroxila, que reagem com as moléculas do poluente orgânico, promovendo sua degradação, em uma situação ideal, a gás carbônico e água, explica a doutoranda.
Rosimeire destaca que o eletrodo poroso desenvolvido no Latea possui custo infinitamente menor, quando comparado ao eletrodo de diamante condutor, porém os dois apresentaram resultados de degradação bastante parecidos. Rosimeire analisou a eficácia do sistema eletroquímico na degradação de glifosato, um herbicida muito utilizado na agricultura. Com o eletrodo poroso foi possível degradar mais de 90% do composto orgânico, com um material barato e estável, afirma Rosimeire.
Mais informações sobre as pesquisas do Latea podem ser obtidas no site www.latea.deq.ufscar.br.
Os pesquisadores do Latea desenvolvem métodos e equipamentos que possibilitam o tratamento de água e de efluentes industriais. Basicamente, os estudos envolvem conceitos físico-químicos de adsorção, eletroquímica e fotocatálise.
Ruotolo explica que a adsorção baseia-se na retenção de íons ou moléculas orgânicas na superfície de um sólido. O exemplo mais comum é a utilização do carvão ativado nos filtros de água domésticos, mas esse processo também é muito utilizado industrialmente. As características mais importantes desses materiais são sua porosidade e a grande área superficial específica, o que possibilita a retenção dos compostos indesejados, afirma o docente.
Nos processos de dessalinização, empregam-se os princípios da eletroquímica para a retenção de sais sobre a superfície de materiais de carbono. Neste processo é aplicada uma corrente elétrica entre dois eletrodos e, por atração eletrostática, as espécies com carga elétrica, conhecidos como íons, são retidas nos eletrodos de carbono. No Latea são estudados processos para a dessalinização de águas salobras e para abrandamento de água de caldeira
No caso da remoção de metais pesados, a tecnologia eletroquímica tem dado resultados excelentes. Basicamente, o processo consiste na aplicação de uma corrente elétrica a um reator eletroquímico que possibilita a remoção de metais pesados presentes na água, por meio de sua eletrodeposição. O processo apresenta dois ganhos: a recuperação do metal, que em outros processos é perdido, e a limpeza da água, explica o professor. A tecnologia eletroquímica também é empregada para a degradação de compostos orgânicos poluentes em reatores especialmente desenvolvidos pelo grupo para este propósito. Estudos de adsorção baseiam-se no desenvolvimento de processos contínuos e descontínuos para a remoção de compostos orgânicos poluentes.
Além da aplicação das tecnologias de adsorção e eletroquímica, o Latea também desenvolve materiais de baixo custo que possam aumentar o rendimento. Uma das pesquisas realizadas no laboratório analisa o potencial de uso de produtos da biomassa para baratear os processos de tratamento da água, além de ampliar o uso de materiais que seriam descartados. Estamos tendo bons resultados com a utilização do bagaço da cana-de-açúcar para a produção de carvão ativado para adsorção e dessalinização", aponta Ruotolo.
Os estudos realizados pelo doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) da UFSCar Rafael Zornitta e pelo pós doutorando Júlio Lado Garrido envolvem o processo de dessalinização para remoção da dureza e abrandamento da água e para a produção de água potável a partir da salobra. Garrido explica que, atualmente, o processo de retirada de sais mais comum é a osmose reversa, processo que exige alta pressão, com grande demanda de energia elétrica e baixo rendimento. Já com a dessalinização, a partir da técnica eletroquímica denominada de deionização capacitiva, o processo apresenta um consumo menor de energia. Para cada litro de água, temos entre 850 a 900 ml de água limpa, salienta Lado Garrido.
Além do maior rendimento no processo de retirada de sais, o sistema com eletrodos também apresenta vantagens econômicas. Garrido explica que ao mesmo tempo em que o sistema atua na remoção de dos sais, ele atua também como um capacitor que permite o armazenamento de energia elétrica, que pode possibilitar a construção de um sistema com consumo muito baixo de eletricidade. Quando aplicamos uma diferença de potencial, os íons migram da solução para o eletrodo. Esse sistema é muito interessante porque seu funcionamento é muito parecido com os capacitores, que são sistemas de armazenamento de energia. Os íons que são armazenados nos eletrodos podem ser descarregados para a utilização da energia elétrica. Hoje existem estudos que analisam a possibilidade de se utilizar essa energia armazenada e o sistema ser quase que totalmente auto-sustentável, explica o pesquisador.
A retirada de sais também é fundamental no setor produtivo. A água não tratada pode apresentar grande quantidade de sais que podem se acumular em tubulações e prejudicar toda a estrutura produtiva. Se a água apresentar grandes quantidades de sais de magnésio e cálcio, pode ocorrer a formação de incrustações, que diminuem o diâmetro das tubulações, e aumentar a pressão e comprometer o sistema. Com o processo de eletrossorção de íons, utilizando eletrodos feitos com bagaço da cana-de-açúcar, conseguimos retirar os íons de cálcio e magnésio e diminuir o risco de problemas com essas incrustações. Agora estamos estudando formas de aumentar a quantidade de sais que podem ser retirados em função do tempo, adianta Lado Garrido.
Estudos realizados pela doutoranda do PPGEQ Rosimeire Martins Farinos baseiam-se no desenvolvimento de materiais de eletrodo e de um processo para a degradação de compostos orgânicos poluentes e tóxicos. Neste trabalho desenvolveu-se um eletrodo poroso que apresentou excelentes resultados para a degradação de um herbicida agrícola e também para o fenol. O eletrodo poroso possui uma maior área superficial específica para a degradação do poluente orgânico. Neste processo, um substrato de carbono vítreo reticulado é recoberto com um filme de óxido de chumbo, que é o material eletroativo responsável pela formação de radicais hidroxila, que reagem com as moléculas do poluente orgânico, promovendo sua degradação, em uma situação ideal, a gás carbônico e água, explica a doutoranda.
Rosimeire destaca que o eletrodo poroso desenvolvido no Latea possui custo infinitamente menor, quando comparado ao eletrodo de diamante condutor, porém os dois apresentaram resultados de degradação bastante parecidos. Rosimeire analisou a eficácia do sistema eletroquímico na degradação de glifosato, um herbicida muito utilizado na agricultura. Com o eletrodo poroso foi possível degradar mais de 90% do composto orgânico, com um material barato e estável, afirma Rosimeire.
Mais informações sobre as pesquisas do Latea podem ser obtidas no site www.latea.deq.ufscar.br.
04/04/2016
13:00:00
10/04/2016
0:01:00
Enzo Kuratomi
Sim
Não
Estudante, Docente/TA, Pesquisador, Visitante
As pesquisas são realizadas no Departamento de Engenharia Química da UFSCar. Foto: Enzo Kuratomi
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