Síntese de zeolítas

A remoção de poluentes de efluentes industriais por meio de zeólitas sintetizadas a partir de cinzas de carvão mineral, em processos que utilizam adsorção e troca iônica, é objeto de diferentes estudos e um tema atual, tornando possível que uma parte dos rejeitos do beneficiamento e do uso do carvão mineral tenha aplicação na atividade produtiva.

As zeólitas são aluminossilicatos estruturados em redes cristalinas tridimensionais tetraédricas do tipo TO4, onde T = Si, Al, e unidas nos vértices por átomos de oxigênio. As zeólitas podem ser naturais ou sintéticas e apresentam em sua estrutura cavidades e canais interconectados de dimensões moleculares, onde se alojam moléculas de água, íons de compensação ou outros adsorvatos. Este tipo de estrutura confere às zeólitas uma superfície interna muito grande, quando comparada a sua superfície externa, o que permite a transferência de matéria entre os espaços intracristalinos, mas com limitação imposta pelo diâmetro dos poros da zeólita.

Como as zeólitas naturais possuem um elevado teor de impurezas, que podem dificultar seu uso como trocadores iônicos, abriu-se a possibilidade de sintetizar zeólitas a partir de materiais alternativos, como as cinzas de carvão mineral. (FERRET, 2004)

Em função de suas características químicas, mineralógicas e morfológicas a sintetização de zeólitas a partir das cinzas de carvão mineral ocorre pelo método de ativação hidrotérmica, com dissolução de silício e alumínio das fases de cinzas com soluções alcalinas e consequente formação e precipitação do material zeolítico.

Ao longo das duas últimas décadas, as zeólitas sintetizadas a partir das cinzas volantes e pesadas de carvão mineral tiveram uma ampla e variada aplicação em diferentes áreas, como fonte de aluminossilicatos para a indústria de vidros, na produção de geopolímeros, remoção de metais pesados de efluente de aterro de cinzas de carvão, catalisadores para reação de transesterificação de glicerol, descontaminação de drenagem ácida de minas, como fonte de nutrientes para cultivo de plantas, adsorção de SO2, Hg e benzeno de corrente gasosa, adsorção de corantes Azul de Metileno, Tionina, Safranita T, Indigo Carmina e Reativo Laranja 16, Rodamina B, Violeta Cristal e Ácido Laranja 8, adsorção e troca iônica de metais, íons amônio e íons fosfato, de acordo com ZEN (2016).

Nos últimos anos foi possível encontrar mais usos para as zeólitas sintetizadas a partir das cinzas de carvão mineral. TERGOLINA (2013) obteve zeólitas e sílica amorfa a partir das cinzas volantes de carvão mineral. Avaliação semiquantitativa feita por fluorescência de raios X indicou que a sílica amorfa precipitada apresentou pureza acima de 95% e a sílica amorfa obtida a partir do gel apresentou pureza de 75%. A zeólita Merlinoíta, sintetizada e caracterizada a partir de cinzas volantes de carvão mineral encontra aplicação na agricultura como fertilizante potássico, pois teve um desempenho similar ao KCl no crescimento do trigo, não inibindo seu crescimento (GOMES FLORES et.al, 2017).

7.6 Considerações finais

O Brasil possui uma das maiores reservas de carvão mineral do mundo. Apenas 13 países possuem reservas maiores. Porém, estes são os maiores produtores mundiais de carvão mineral, enquanto que a produção brasileira é apenas a 26a_{. A consequência é que somos o único país com grandes reservas que} não é também um grande produtor de carvão mineral.

O carvão mineral possui duas aplicações principais no Brasil: utilização como combustível para geração de energia elétrica e uso industrial, e utilização na siderurgia para produção de coque, ferro-gusa e aço. Na atual taxa de utilização, as reservas provadas são suficientes para prover carvão mineral por mais de 500 anos. O que acontece, porém, é que o País importa carvão mineral para a siderurgia, devido ao fato da qualidade do carvão nacional não ser adequada a este uso com as tecnologias atualmente empregadas e economicamente viáveis.

Uma política pública para melhor aproveitar o carvão mineral nas duas próximas décadas deve, necessariamente, estar alinhada com as diretrizes adotadas pelo Brasil nas questões relacionadas á sustentabilidade ambiental e expressas nas seguintes questões: Quais inovações e legislações são necessárias para que o histórico de emissões do Brasil não repita os padrões dos países que já alcançaram estágios de desenvolvimento superiores aos nossos? Quais as ações necessárias para transformar o País em uma liderança mundial em tecnologia no setor carbonífero? Quais inovações são necessárias para que novos processos de produção e novos produtos tomem lugar de forma economicamente viável e dentro da visão de economia verde? Quais desenvolvimentos tecnológicos e inovações são necessários à cadeia produtiva carbonífera, em especial para geração termelétrica, siderúrgica e carboquímica, visando aumentar a competitividade?

Não são questões facilmente respondíveis, mas dificilmente as respostas deixarão de vir das seguintes ações:

- Gerar produtos de elevado valor agregado, utilizando processos carboquímicos em consonância com a indústria petroquímica nacional;

- Investir no domínio de tecnologias que permitam diversificar o uso do carvão mineral nacional, com ênfase na gaseificação, para a qual já existe pesquisa no País, e que promoverá avanços na carboquímica, siderurgia e geração termelétrica;

- Gerar produtos que contribuam para a redução dos gases de efeito estufa, utilizando derivados do metanol produzidos a partir do gás de síntese (CO + H2);

- Apresentar tecnologias de geração termelétrica, competitivas e ambientalmente adequadas para o atendimento da demanda energética nacional, através do aumento da eficiência dos processos e da redução de emissões;

- Dominar a tecnologia de produção de carvão nacional com qualidade para uso siderúrgico; - Promover tecnologias de mistura do carvão mineral nacional com biomassa, visando à redução

das emissões na siderurgia;

- Dominar tecnologias de interesse mundial, pois diversos países possuem carvão de qualidade semelhante ao do Brasil, e se interessam em aumentar sua utilização de forma rentável, limpa e eficiente.

O maior uso do carvão mineral nacional, de forma limpa e eficiente, pode ser dividido em três aplicações principais: carboquímica, siderurgia e geração termelétrica. Em curto prazo, a geração termelétrica pode promover um aumento substancial da utilização de carvão mineral, de forma limpa e eficiente. Em médio prazo, a carboquímica apresenta-se como uma solução inovadora, rentável e ambientalmente sustentável para o uso do carvão mineral nacional. Na siderurgia, o uso do carvão mineral nacional pode ser estimulado sob a forma de misturas com o carvão importado e associado ao carvão vegetal e biomassas em geração termelétrica.

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