Regeneração de carbono ativo granulado

Segundo Menendez et al. (1999) o aquecimento por micro-ondas pode ser aplicado em diversos pontos dos processos industriais relacionados ao carbono ativo, podendo ser aplicada na produção, regeneração e tratamento dos compostos absorvidos na matriz do material. Conforme o trabalho de Tai e Jou (1999), a aplicação do aquecimento por micro-ondas para tratar os compostos absorvidos em filtros baseados em carbono granular apresenta grandes vantagens sobre o processo

térmico de tratamento em forno de arco voltaico, uma vez que o carbono ativo absorve rapidamente energia de micro-onda e produz elevadas temperaturas.

Menendez et al. (1999) mostra que o tratamento de filtros baseados em carbono granular por aquecimento via micro-ondas ocorre em menos tempo de processo que as demais alternativas de tratamento, associado a uma redução de gases inertes utilizados durante o tratamento e apresenta uma melhor performance na remoção de grupos funcionais oxigenados, que estão presentes na superfície do carbono ativado. Van Wyk et al. (1998) indica em seu trabalho que o tratamento por micro-ondas para regeneração de filtros de carbonos ativados altera a textura do material bem como suas propriedades físico-químicas, produzindo um material que apresenta melhor performance de absorção que carbonos ativos regenerados por métodos comerciais.

Cha e Kong (1995) mostram que, durante o processo de regeneração de filtros baseados em carbono, gases NOx absorvidos podem ser reduzidos a nitrogênio e

óxidos de carbono com a aplicação da energia de micro-ondas. O estudo também mostrou que após nove ciclos de adsorção e regeneração, o tratamento por micro- ondas aumentou a área de superfície do material de 82 para 800 m2_{/g, elevando a}

capacidade de absorção do material. Zang et al. (1997) mostraram que a decomposição de compostos baseados em NOx absorvidos em filtros de carbono

pode alcançar até 98% de eficiência quando energia de micro-ondas é aplicada continuamente.

Kong e Cha (1996) estudaram a decomposição dos gases NOx durante a

regeneração dos filtros baseados em carbono e sugerem que os sítios de absorção do filtro que estão ocupados com compostos NOx absorvem mais micro-ondas que os

sítios não ocupados, resultando em um superaquecimento desses pontos, onde a decomposição dos compostos nitrogenados se inicia.

Tai e Jou (1999) estudaram tratamentos para decomposição de Compostos Orgânicos Voláteis que unem o uso de filtros baseados em carbono ativado com a técnica de aquecimento por micro-ondas. Encontraram resultados que apontam para a redução de tempos de processo e aumento da eficiência energética do método. Coss e Cha (2000) investigaram a regeneração de filtros baseados em carbono ativo e remoção de solventes orgânicos, em especial a Butanona, Acetona e Tetracloroetileno, encontrando que os vapores orgânicos rapidamente se desligavam

dos filtros, possibilitando sua recuperação, também encontraram que o carbono ativo regenerado apresentava a mesma área superficial e capacidade de absorção que o carvão ativo virgem.

Deve-se levar em consideração que os processos que envolvem o aquecimento por micro-ondas não apresentam como vantagem menor consumo energético que métodos convencionais, redução do tempo dos processos de regeneração de carbono ativado, aumento do rendimento das reações químicas de decomposição dos materiais que são processados pela técnica.

3.3.2 A técnica de aquecimento por micro-ondas em tecnologias ambientais para aproveitamento de subprodutos

Aplicações de Aquecimento por micro-ondas em tecnologias ambientais para aproveitamento de subprodutos tomam lugar de destaque quando subprodutos baseados em biomassa lignocelulósica oriundos da indústria agrária podem ser valorizados economicamente.

A biomassa apresenta o potencial de se tornar a maior fonte mundial de energia, uma vez que apresenta o potencial de suprir a demanda de energia em um futuro não muito distante de maneira sustentável (Bauen et. al., 2009). Segundo McKendry (2002) a biomassa, como fonte de energia, pode ser interpretada como matéria orgânica cuja energia solar foi armazenada nas ligações químicas que compõem o material em sua integridade.

As vantagens da utilização de micro-ondas como fonte de energia, para processos que utilizam biomassa como matéria prima, relacionam-se com as características seletivas e volumétricas do aquecimento por essa técnica, não pela economia de energia, uma vez que a quantidade de energia para variar a temperatura média do material é o mesmo, tanto por micro-ondas como por uma fonte de energia convencional. As vantagens que se relacionam com a seletividade do aquecimento se manifestam quando é aquecido por micro-ondas um substrato que apresentam matriz de composição heterogênea, onde as fases com maiores constantes dielétricas, ou seja, mais propensas a converter energia de micro-ondas em calor, irão atingir

temperaturas maiores que as demais fases. O efeito da seletividade se dá quando o aquecimento característico do material desencadeia reações químicas e conversões de substratos que são exclusivos à técnica de aquecimento via micro-ondas. As vantagens relativas ao aquecimento volumétrico ocasionam a resolução de problemas comumente associados ao aquecimento convencional de biomassa como baixa taxa de aquecimento do material, equipamentos de grande porte e partículas de biomassa muito pequenas (Motasemi e Afzal, 2013).

Em outras palavras, enquanto a demanda energética para aquecimento da biomassa não apresenta alteração significativa se a fonte de energia utilizada é a de micro-ondas ou convencional, a utilização de micro-ondas para o aquecimento de biomassa possibilita a redução de custo de capital para construção do equipamento e processo, e principalmente, obter produtos que não são encontrados via aquecimento por métodos convencionais (Jones et. al., 2002).

Nesse sentido, nessa seção serão abordadas técnicas de aquecimento por micro- ondas em tecnologias ambientais para aproveitamento de subprodutos baseados em biomassa lignocelulósica para geração de produtos de valor agregado, principalmente para produção bioenergia.

3.3.2.1 Processo organosolv aplicado à biomassa lignocelulósica