Os biosorventes testados em sistema estático e dinâmico para os dois óleos (diesel e biodiesel) foram: a paina, a flor da taboa, o aguapé inteiro, a taboa inteira e a turfa, em virtude destes terem apresentado melhores resultados gerais de sorção em sistema seco. Estes testes foram conduzidos nos tempos de 5, 20, 60 e 1440 minutos. Para melhor visualização do desempenho dos biosorventes nestes sistemas são analisados e discutidos também os valores de sorção em sistema seco.
Na Figura 4.14 observa-se o comportamento da paina, flor da taboa e da turfa frente ao combustível diesel em sistema seco, estático e dinâmico. Para a interação biosorvente, tempo de exposição ao diesel versus sistema; para a paina, flor da taboa e turfa houve diferença significativa (F=2,05; p<0,03).
Para a turfa verifica-se valores de sorção semelhantes nos três sistemas, com um incremento da sorção com o aumento do tempo de exposição, exceto no sistema seco (Figura 4.14A), sendo que para o sistema dinâmico a turfa apresenta valores de sorção superiores nos maiores tempos (Figura 4.14C). Tanto em sistema estático como dinâmico a turfa permanece na fase oleosa, fato este complementado pela sua hidrofobicidade (RIBEIRO et al., 2000) e influenciada pelo seu elevado teor de lipídeos (2,65%).
A flor da taboa mostrou comportamento semelhante nos três sistemas, à agitação proporcionou incremento da sorção de diesel ao longo do tempo de exposição. Este aumento na sorção deve-se à agitação potencializar a absorção do óleo uma vez que esta permanece na fase onde está o diesel.
De maneira geral a paina mostrou-se mais eficiente na sorção de diesel se comparada aos outros biosorventes nos três sistemas. Um aspecto a ser relatado é a redução da sorção de diesel, na comparação dos valores determinados para o sistema seco em relação ao sistema dinâmico para todos os tempos amostrados (Figura 4.14A e C). Fato este similar ao
encontrado por Lee et al. (1999) para o algodão, onde uma considerável redução no na sorção de diesel em água sob agitação de 30,62 para 8,07 g/g (redução de 74%) no tempo de 10 minutos. Esta redução da sorção do óleo ocorrida no estudo para estes autores pode ser atribuída também à relação de água/diesel utilizada de 250/20 (v/v) enquanto que no presente estudo empregou-se uma relação de 80/20 (v/v).
Os valores elevados de sorção de diesel pela paina e pela flor da taboa devem-se também a hidrofobicidade elevada destes, 100 % contribuem para a seletividade da sorção por diesel, assim como verificado por Johnson et a., (1973); Choi, Cloud, (1992), Lee et al. (1999), Ribeiro et al. (2000), Annunciado et al., (2005), Lim; Huang, (2007b) sorventes com elevada hidrofobicidade exibem maior sorção.
Paina D Flor da Taboa D Turfa D Seco 5 20 60 1440 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 S o rç ão (g/ g ) Estático 5 20 60 1440 Dinânico 5 20 60 1440 Tempo (min) A B C
Figura 4.14 – Valores médios de sorção de diesel em relação ao tempo de exposição e sistema para os biosorventes Paina, flor da Taboa e Turfa. A) Seco, B) Estático e C) Dinâmico.
Na interação entre sorção de diesel pelos biosorvente e sistema houve diferença significativa (66,4; p<0,05).
Para a paina houve diferença significativa na sorção média de diesel nos três sistemas. No sistema seco a sorção média foi maior seguido do estático e dinâmico, 7,33 g/g; 5,93 g/g; 4,89 g/g; respectivamente. Pode-se observar que a maior agitação leva a uma maior interação com a água, assim há um decréscimo nos teores de diesel sorvido. Como se trata de um óleo de baixa viscosidade sugere-se uma competição na sorção tanto das moléculas de água quanto de diesel uma vez que sorventes vegetais são hidrofílicos por natureza devido a sua constituição química (LEE et al., 1999). Como observado por Rajakovic-Ognjanovic et al. (2008) para os sorventes é observado um efeito de saturação após atingir o máximo da capacidade de sorção, a partir deste ponto a sorção de óleo decresce devido à saturação do sorvente.
Para a flor da taboa houve diferença significativa na sorção média de diesel nos três sistemas. O sistema dinâmico apresenta a maior sorção 3,22 g/g não diferindo do estático 2,99 g/g, no entanto os dois sistemas diferiram do seco com sorção média de 2,49 g/g. Neste caso verifica-se comportamento distinto do observado para a paina, uma maior agitação promoveu uma maior sorção de diesel sugerindo que a agitação potencializou a sorção indicando uma maior afinidade pela porção hidrofóbica do sistema (óleo) e pelo fato da paina possuir espaços vazios maiores em decorrência do lúmem nos tricomas. Esta maior seletividade da flor da taboa pelo óleo pode estar associada ao maior teor de lipídeos 2,41% em comparação a paina 0,71%, proporcionando uma maior adsorção superficial uma vez que esta dispõe de menos espaços vazios em sua estrutura.
Na figura 4.15 está demonstrada a sorção de biodiesel em sistema seco, estático e dinâmico para a paina, flor da taboa e turfa. Na interação biosorvente, tempo de exposição ao biodiesel versus sistema houve diferença significativa (F=6,36; p<0,05).
O comportamento do biosorvente turfa frente ao biodiesel nestes sistemas é semelhante ao apresentado na Figura 4.14 para o diesel.
A flor da taboa também demonstrou comportamento semelhante àquele visto nos dois sistemas estático e dinâmico com diesel. Ocorreu um incremento de sorção de biodiesel até o tempo de 20 minutos e decresceu ao longo do tempo, fato este também verificado para a sorção de diesel (Figura 4.15B e C). No entanto, o decréscimo ocorreu após 60 minutos de exposição.
A paina apresentou redução na sorção de biodiesel no sistema estático entre 20 e 60 minutos (Figura 4.15B), seguido de um acréscimo de sorção no tempo de 1440 minutos, diferentemente do observado para o diesel. Sob agitação no presente estudo, verificou-se que o biodiesel tende a se misturar-se mais com a água do que o diesel diminuindo a sorção do óleo. Fato coerente uma vez que, trata-se de uma substância composta de alquil ésteres possuindo porção polar que tende a interagir com as moléculas polares da água. Desta maneira sob agitação tanto o biodiesel como a água encontram-se em contato direto com o biosorvente.
Para testes de sorção de óleo em sistemas hídricos nem todo o ganho de massa do sorvente se refere à sorção de óleo. A água pode ser incorporada na massa da fibra em uma quantidade que pode variar de acordo com as características físico-químicas do sorvente (CHOI; CLOUD, 1992).
Estudos demonstram que a destilação é a técnica mais indicada para se aferir a quantidade de água sorvida, pois a subtração da sorção em sistema seco pela sorção em sistemas contendo água não são precisos (LEE et al., 1999; TEAS et al., 2001; ANNUNCIADO et al. 2005; LIM, HUANG, 2007b).
Para a capacidade de sorção de biodiesel dos biosorventes paina, flor da taboa e turfa apresentou interação significativa para biosorvente versus sistema (F=6,42; p<0,05).
A sorção média de biodiesel pela paina não apresentou diferença significativa entre os três sistemas, embora o sistema seco a maior sorção 5,95 g/g, seguida do sistema estático 5,83 g/g e o dinâmico 5,66 g/g.
Para a flor da taboa houve diferença significativa na sorção média de biodiesel nos três sistemas. No sistema estático verificou-se sorção de 3,39 g/g, seguida do dinâmico 3,29 g/g não diferiram entre si, mas diferindo na sorção do sistema seco 2,77 g/g.
A turfa não apresentou diferença significativa nas médias de sorção na comparação entre os sistemas, no entanto ela apresentou a maior média de sorção no sistema dinâmico (1,46 g/g) e para o sistema seco e estático valores similares 1,25 g/g e 1,21 g/g, respectivamente.
Paina B Flor da Taboa B Turfa B Seco 5 20 60 1440 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 S o rção ( g /g ) Estático 5 20 60 1440 Dinâmico 5 20 60 1440 Tempo (min) A B C
Figura 4.15 - Valores médios de sorção de biodiesel em relação ao tempo de exposição e sistema para os biosorventes Paina, flor da Taboa e Turfa. A) Seco, B) Estático e C) Dinâmico.
Para a interação biosorvente, tempo de exposição ao diesel versus sistema para o aguapé inteiro, taboa inteira e turfa foi significativo (F=4,2; p<0,05).
O aguapé apresenta para o sistema seco uma sorção inicial elevada, após 5 minutos de exposição houve uma diminuição da sorção, assim como no sistema estático (Figura 4.16A). No entanto, no tempo de 1440 minutos de exposição ao óleo ocorreu um elevado incremento de sorção, diferentemente no sistema dinâmico que apresentou uma estabilização na capacidade de sorção nos tempos finais (Figura 4.16C).
A taboa em sistema seco e estático teve comportamento semelhante com um aumento de sorção ao longo do tempo, diferente do observado em sistema dinâmico onde no tempo de 1440 minutos ocorreu um grande decréscimo na sorção média (Figura 4.16C). A turfa apresenta os menores valores de sorção sendo que existe uma tendência de aumento da sorção ao longo do tempo nos sistemas estático e dinâmico.
Aguapé ID Taboa ID Turfa D Seco 5 20 60 1440 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 S o rç ã o (g /g ) Estático 5 20 60 1440 Dinâmico 5 20 60 1440 Tempo (min) A B C
Figura 4.16 - Valores médios de sorção de diesel em relação ao tempo de exposição e sistema para os biosorventes Aguapé inteiro, Taboa inteira e Turfa. A) Seco, B) Estático e C) Dinâmico.
A capacidade de sorção de diesel pelos biosorventes em cada sistema para o aguapé inteiro, taboa inteira e turfa foi significativa na interação biosorvente versus sistema (F=3,0; p<0,05).
A taboa no sistema dinâmico e estático apresenta as maiores médias de sorção 2,27 g/g e 2,26 g/g não diferindo entre si, mas diferindo da sorção no sistema seco 1,93 g/g.
O aguapé não apresenta diferença significativa na sorção nos sistemas estático e dinâmico. O resultado de sorção média no sistema dinâmico é a maior 2,04 g/g. No entanto, os sistemas, seco e estático apresentam valores similares de sorção 1,84 e 1,81 g/g.
Quando analisada a interação biosorvente, tempo de exposição ao biodiesel para aguapé inteiro, taboa inteira e turfa verifica-se que houve diferença significativa (F=15,1; p<0,05).
A taboa nos sistemas seco e estático aumentou a capacidade de sorção de biodiesel ao longo do tempo (Figura 4.17). No entanto no sistema dinâmico a sorção decai a partir do tempo de 5 minutos (Figura 4.17C).
O aguapé possui comportamento similar no sistema seco e estático e distinto do sistema dinâmico, assemelhando-se aquele encontrado para o diesel. No sistema dinâmico ocorre um decréscimo na sorção de biodiesel a partir do tempo de 5 minutos, sendo que a partir de 20 minutos inicia-se um aumento (Figura 4.17C).
Taboa IB Aguapé IB Turfa B Seco 5 20 60 1440 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 S o rção ( g /g ) Estático 5 20 60 1440 Dinâmico 5 20 60 1440 T empo (min) A B C
Figura 4.17 - Valores médios de sorção de biodiesel em relação ao tempo de exposição e sistema para os biosorventes Aguapé inteiro, Taboa inteira e Turfa. A) Seco, B) Estático e C) Dinâmico.
A capacidade de sorção de biodiesel testada dos biosorventes em cada sistema para o aguapé inteiro, taboa inteira e turfa foi significativa na interação biosorvente versus sistema (F=10,2; p<0,05).
Para a sorção média de biodiesel pela turfa houve diferença significativa no valor médio de sorção. Os sistemas estático e dinâmico não diferiram entre si
e apresentaram as maiores médias de sorção, sendo que no dinâmico houve sorção de 1,28 g/g, seguido do estático 1,23 g/g, estes diferiram do sistema seco 0,87 g/g.
Para a taboa inteira não houve diferença significativa na sorção de biodiesel. A taboa no sistema estático apresenta a maior média de sorção 2,46 g/g, seguido do seco 2,37 g/g e dinâmico 2,34 g/g.
O aguapé apresenta diferença significativa na sorção nos três sistemas. O resultado de sorção média no sistema dinâmico foi superior 2,18 g/g. Os valores médios de sorção nos sistemas seco e estático foram próximos 1,79 e 1,92 g/g, e não diferindo entre si.
Tanto na sorção de diesel como biodiesel para os três sistemas a taboa inteira mostrou-se superior. Em meio aquoso a sorção de óleos por um sorvente é uma interação óleo-sorvente, água-óleo e água-sorvente, (RIBEIRO, 2000; LIM; HUANG, 2007b), portanto não é simples determinar o fator ou os fatores que governam a sorção para cada biosorvente. Sugere-se que a maior sorção da macrófita taboa deva-se a maior hidrofobicidade desta em comparação ao aguapé, 89,9 % e 83,9 %, respectivamente.
O aguapé inteiro e a taboa inteira apresentaram desempenho satisfatório como sorvente nas condições as quais foram submetidos. Um ponto positivo em relação ao emprego destas macrófitas como sorvente é o fato de serem abundantes.
As macrófitas nas últimas décadas vêm comprovando a eficiência no tratamento de efluentes por biorremediação (GENTELINI et al., 2008), esse sucesso deve-se à elevada capacidade de algumas espécies em assimilar e estocar nutrientes e as suas altas taxas de produção primária (SIPAÚBA-TAVARES, 2003). O aguapé (E. crassipes), por exemplo, pode dobrar de peso em 12 dias e alcançar uma produtividade de 150 toneladas/hectare/ano (HENRY-SILVA; CAMARGO, 2002). Essa grande oferta de biomassa a partir das macrófitas configura uma forma de disponibilidade de baixo custo e de extrema eficiência no aproveitamento da biomassa.
Além das macrófitas investigadas como sorvente as fibras de coco e curauá, a paina e a flor da taboa mostraram bons resultados se comparados ao sorvente comercial à base de turfa.