1. RESUMO
Em razão da alta atividade agrícola existente no Brasil são geradas por ano milhões de toneladas de resíduos agroindustriais, dentre eles, toneladas de resíduos da laranja, que é a fruta mais produzida no Brasil. Grande parte destes resíduos não são reaproveitados, sendo descartados sem tratamento, gerando perdas econômicas e risco ao meio ambiente. Neste sentido, torna-se de grande importância o desenvolvimento de alternativas para aplicação de resíduos de vegetais e/ou suas cinzas. Dentre essas alternativas, destaca-se a produção de biocarvão, um material sólido obtido a partir da conversão termoquímica de biomassa sob condições controladas, que possui grande área superficial e elevada porosidade. Dessa forma, neste trabalho foram otimizadas as condições para obtenção de biocarvão a partir de resíduos da laranja para sua aplicação como adsorvente no tratamento de água contaminada com o corante fucsina básica.
2. INTRODUÇÃO
A produção e a exportação de laranja no Brasil têm aumentado significativamente.
Durante a safra de 2019/2020 foi obtido um faturamento de US$ 1,650 bilhão em exportações. Nesta mesma safra, foram processadas mais de 325 milhões de caixas da fruta, equivalentes a 1,2 milhão de toneladas de suco, 37% acima do mesmo período da safra anterior (CITRUSBR, 2020). O estado de São Paulo é o maior produtor mundial da fruta, tendo colhido mais de 13,6 mil toneladas durante a safra de 2018/2019. Por isso, a laranja é considerada o terceiro principal produto agropecuário do estado, que apresentou valor de produção de R$ 5 bilhões em 2019 (GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO, 2020).
A produção de biocarvão a partir da biomassa é um bom exemplo de alternativa ao descarte de resíduos vegetais. Biochar é a designação internacional para o biocarvão ou carvão bioativado, sendo definido pela International Biochar Initiative (IBI) como um material sólido obtido a partir da conversão termoquímica de biomassa num ambiente limitado em oxigênio (IBI, 2012). O biocarvão possui grande área superficial e elevada porosidade, tratando-se um material promissor à aplicação como adsorvente no tratamento de águas residuais (LIMA et al., 2018).
3. OBJETIVO
Este trabalho teve como objetivo produzir o biocarvão a partir dos resíduos de laranja.
O biocarvão obtido foi submetido a um estudo cinético para avaliar a sua capacidade adsorvente quando aplicado ao tratamento de águas contaminadas com o corante fucsina básica. Algumas das principais condições envolvidas no processo adsortivo foram otimizadas, de maneira a se estabelecer um modelo cinético para o processo que permita avaliar a eficiência do uso do biocarvão para a descontaminação de águas contaminadas com esse corante catiônico amplamente utilizado pelas indústrias têxteis.
4. METODOLOGIA
Para a realização deste trabalho foram utilizados os seguintes materiais: Agitador magnético; água destilada; balança analítica; centrífuga; corante fucsina básica;
dessecador; espectrofotômetro UV-Vis; estufa; jartest microprocessado; moinho de facas; mufla elétrica; peneira com malha de 20 mesh; pHmetro; resíduos de laranja, que foram doados para o projeto pelo restaurante do Centro Universitário Herminio Ometto – Araras/SP; vidrarias e materiais volumétricos.
5. DESENVOLVIMENTO
A produção do biocarvão foi realizada com base no trabalho de Carvalho (2018). Para a obtenção do carvão, os resíduos de laranja foram lavados, cortados, secos em estufa por 48 h a 105
oC, triturados e peneirados em peneira de 20 mesh. Em seguida, acondicionaram-se três amostras de 25 g do resíduo seco em cadinho de porcelana, que foram submetidos a tratamento térmico em mufla à 350
oC, 450
oC, 550
oC e 650
o
C, por 60 minutos, para obtenção do biocarvão. Para determinar a temperatura ótima para o tratamento térmico, misturou-se 3 g das amostras de biocarvão obtidas com 25 mL de água destilada, agitou-se e filtrou-se para observação da cor do filtrado e determinação de seu pH. A observação de um filtrado mais límpido e com pH mais próximo da neutralidade são indicativos da obtenção de um biocarvão de melhor qualidade. O biocarvão obtido foi submetido a um estudo cinético para verificar a sua capacidade adsorvente para soluções aquosas do corante fucsina básica e a porcentagem de corante adsorvida foi determinada por espectrofotometria UV/visível.
Nesta etapa, fixou-se a concentração inicial da solução aquosa do corante em 20
mg/L, que foi submetida a agitação de 100 rpm em jartest em contato com 5 g de
adsorvente e variou-se o tempo de contato adsorvente/adsorvato em 5, 10, 30, 60, 90
e 120 minutos. Em seguida, fixou-se também o tempo de contato adsorvente/adsorvato e variou-se a massa de adsorvente em 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 e 10,0 g. Após os testes de adsorção, uma alíquota das soluções foi submetida a centrifugação por 4 minutos a 3000 rpm para a remoção do biocarvão e a concentração do corante remanescente na solução foi determinada por espectrofotometria UV-Vis a 550 nm.
6. RESULTADOS PRELIMINARES
Os resultados obtidos na avaliação da qualidade do biocarvão obtido em diferentes temperaturas são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Resultados da análise da qualidade do biocarvão obtido em diferentes temperaturas.
Temperatura (ºC)
Massa inicial de residuos da
laranja (g)
Massa após aquecimento
(g)
Rendimento
(%) pH incolor
350 6,002 4,661 23,31 10,8 Não
450 20,003 14,710 73,55 10,6 Não
550 20,001 14,596 72,98 10,6 Sim
650 20,006 15,697 78,49 10,8 Sim
Segundo os resultados apresentados na Tabela 1, verificou-se que na temperatura de 650
oC obteve-se o biocarvão com maior rendimento e que gerou um filtrado mais límpido. Quanto ao pH, não foi observada uma variação muito significativa entre os lotes de biocarvão obtidos em diferentes temperaturas. Porém, em todas as temperaturas o biocarvão resultante apresentou um pH alcalino e não próximo à neutralidade, como era desejado.
Para a obtenção da concentração do corante remanescente em solução nos estudos
da cinética de adsorção, realizou-se a leitura da absorbância por espectrofotometria
utilizando o método da calibração externa. Obteve-se o espectro de absorção de luz
do corante fucsina básica para identificar seu comprimento de onda de máxima
absorção, 550 nm, no qual foi realizada a leitura de absorbância de soluções padrão
com diferentes concentrações deste corante para a obtenção da curva analítica
apresentada na Figura 1.
Figura 1: Gráfico da curva analítica do corante fucsina básica no comprimento de onda de 550 nm e respectiva regressão linear.
Os resultados da avaliação da capacidade adsortiva do biocarvão em função das variáveis tempo de contato adsorvente/adsorvato e da massa de adsorvente, estão apresentados nas Tabelas 2 e 3, respectivamente.
Tabela 2: Concentração do corante fucsina básica em solução após diferentes tempos de contato com o biocarvão e a porcentagem de corante adsorvido
Tempo (min)
Concentração de corante remanescente em solução (mg/L)
Quantidade de corante adsorvida (%)
5 8,845 55,78
10 4,383 78,09
30 0,773 96,14
60 0,403 97,99
90 0,329 98,36
120 0,211 98,82
Tabela 3: Concentração do corante fucsina básica em solução após contato com diferentes massas de biocarvão e a porcentagem de corante adsorvido
Massa (g) Concentração de corante em solução (mg/L)
Quantidade de corante absorvida (%)
0,5 1,069 94,66
1,0 0,329 98,36
2,5 0,329 98,36
5,0 0,320 98,40
7,5 0,250 98,75
10,0 0,201 99,00
y = 0,1014x - 0,0174 R² = 0,9996
0 0,5 1 1,5 2 2,5
0 5 10 15 20 25
