KAPOK UM BIOMATERIAL VERDE PARA CONTENÇÃO DO PETRÓLEO
M. P. G. Coelho¹, R. Ladchumananandasivam¹, J. H. O. Nascimento¹, A. O. Galvão¹
¹ Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica, Laboratório de Engenharia Têxtil Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Campus Universitário Lagoa Nova CEP 59078-900 | Natal/RN – Brasil mayaracoelho@hotmail.com
RESUMO
O derramamento de petróleo é um problema ambiental, em virtude disto muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas. O presente trabalho relata uma das soluções em que o petróleo derramado pode ser contido por meio do uso da fibra natural de Kapok. Esta fibra tem como uma de suas características a hidrofobicidade, na qual possuem bolhas de ar dentro da sua estrutura que facilita a sua leveza e a adsorção dos materiais hidrocarbonetos. No processo de avaliação de adsorção, foram utilizados volumes e pesos predeterminados de água, fibra e óleo. As quantidades de óleo e fibra foram variadas nas razões de massa de óleo / massa da fibra. Também foi estudada a variação do tempo neste processo. Os resultados mostram que a absorção do óleo pela fibra chegou em torno de 68 g/g da fibra, o qual confere a utilização desta fibra na remoção do petróleo.
Palavras-chave: Kapok, Petróleo, Adsorção.
INTRODUÇÃO
O petróleo é uma das matérias primas mais importante para a humanidade através dele podemos produzir combustíveis, lubrificantes, plásticos, solventes, gás de cozinha, asfalto para estradas, fertilizantes, medicamentos, tintas, tecidos, etc. É originado dos resíduos orgânicos de plantas e animais que sofrem decomposição durante muitos séculos e esses resíduos em contatos com temperaturas e pressões ambientais são transformados em petróleos (6).O petróleo é definido como uma substância oleosa, inflamável, menos densa que a água e com cor variando entre
negro e castanho-claro. No estado cru é formado de carbono, hidrogênio, enxofre, nitrogênio e oxigênio, mas a quantidades destes elementos variam dependendo do local onde foram extraídos. Devido a esta variedade da quantidade de elementos as propriedades como cor, densidade, viscosidade e teor de acidez também diferem. O petróleo é basicamente formado de hidrocarbonetos que podem ser classificados como parafínicos, naftênicos e aromáticos (7).
Apesar de todos os benefícios do petróleo, a manipulação incorreta e desastres ambientais podem causar vazamentos, o que traz muitos malefícios para o meio ambiente proporcionando grandes perdas monetárias gerando crises econômicas. Por exemplo: vazamentos de petróleo no oceano que causam a perda de matéria prima, a contaminação de praias, costões e manguezais. Afetando assim a atividade pesqueira e o turismo local devido à contaminação (3).
Diante desta problemática vários métodos estão sendo desenvolvidos para auxiliar na limpeza das áreas contaminadas. Entre esses métodos se destaca o de adsorção de petróleos e derivados através de sorventes, o qual é eficiente e de baixo custo (1) (4).
Os sorventes podem ser de origens minerais inorgânicos, orgânicos sintéticos ou orgânicos naturais. Muitos materiais já estão sendo comercialmente usados com essa finalidade, como é o caso das fibras de polipropileno e do poliuretano que são materiais sintéticos com grande afinidade com o óleo (oleofílico) e que não absorvem água (hidrofóbicos), mas estes materiais não são biodegradáveis e geram resíduos após o uso. Além dos orgânicos sintéticos, materiais minerais como a perlita, grafite esfoliada, vermiculites, organofilica, zeólito, aerogel de sílica, diatomita também estão sendo usados como sorventes, contudo estes possuem pouca flutuabilidade (1).
Devido às desvantagens dos produtos já existentes tem-se intensificado a procura de materiais biodegradáveis, de baixa densidade em relação à água, abundantes, de baixo custo e de fácil utilização. Por possuírem tais características, as fibras celulósicas têm sido consideradas uma ótima opção como sorventes, entre estas fibras celulósicas destaca-se a fibra de Kapok.
MATERIAIS E MÉTODOS
Fibra de Kapok
A fibra de Kapok utilizada foi cedida pela Embrapa da Paraíba. As Fibras foram separadas manualmente das suas cascas e sementes em seguida foram observadas através de um microscópico ótico localizado no Laboratório Químico Têxtil do Departamento de Engenharia Têxtil da UFRN e no microscópico eletrônico de varredura (MEV) localizado no Laboratório de Engaria de Materiais da UFRN em um equipamento de bancada TM 3000. Pode-se observar através das figuras 1 e 2 o fruto e os componentes do Kapok.
Fig. 1 - Fruto Kapok Fig. 2 - Constituintes do Kapok
Petróleo
A densidade do petróleo foi medida em um densímetro de modelo DSL 910 Gehara na temperatura de 27°C no Laboratório de Mecânica dos Fluidos da UFRN.
Ângulo de contato
O ângulo de contato foi analisado entre a água e a fibra e entre o óleo e a fibra no Drop SHPE Analise (DSASEM).
Metodologia da adsorção Limpeza das fibras
As fibras foram incialmente separadas manualmente de suas cascas e sementes, pesadas e posteriormente analisadas o seu potencial de adsorção.
Sistema fibra, óleo e água destilada.
O procedimento experimental se fez a partir de um programa computacional de factorial design a qual realiza um planejamento experimental a fim de diminuir os números de experimentos economizando assim tempo e material para atingir o objetivo mais rapidamente com o menor custo possível. Foram utilizadas três variáveis neste trabalho: razão, tempo, temperatura.
Foram colocados 50 ml de agua, óleo e fibra crua em um recipiente de vidro onde a quantidade de óleo e fibra variaram nas razões de 0,5; 1,25 e 2. O Tempo também variou entre 30, 75 e120 min e a temperatura variou entre 25, 35, 50oC.
Fig. 3 – Sequência da adsorção
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Analise da fibra no Microscópio ótico e no MEV
Através das análises de microscópica óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi verificada a estrutura oca da fibra o que comprova o seu poder
podem ocorrer devido às mudanças de região, clima, solo e variação genética da
Ceiba pentandra que podem alterar as características da fibra.
Fig. 4 – Fibra de Kapok: (a) Imagem do microscópio ótico (b) Imagem do MEV Caracterização do Petróleo
O petróleo utilizado neste trabalho foi caracterizado como leve, sua densidade encontrada foi de 0,830 g/cm3, no qual foi convertido em grau de API obtendo o valor de 39o.
Ângulo de contato
Ao aplicar a gota de petróleo sobre a fibra de Kapok, o óleo espalhou-se rapidamente produzindo um grande raio de propagação não sendo possível obter a medida do ângulo de contato, devido a limitações do equipamento utilizado. Este fenômeno indica que este tipo de petróleo é adsorvido pela fibra. Ao contrário do petróleo a gota de água exibiu um largo ângulo de contato de 123° mostrando que a fibra não forma nem uma interação química com a água. O resultado para o ângulo de contato entre a fibra e a água foi próximo ao encontrado por LIM, 2013.
Este experimento confirmou a característica hidrofóbica e oleofílica da fibra de Kapok.
Fig. 5 – Ângulo de contato da fibra de Kapok e a água.
Influência das variáveis no processo de adsorção.
As variáveis utilizadas neste processo foram à razão (A), tempo (B) e temperatura(C), porém a variável mais relevante para o processo de adsorção foi à razão entre massa de petróleo /massa de fibra, que como pode ser verificado através do grafico1. Em que o melhor resultado foi para a razão 1,25 e tempo de 75 min. com uma porcentagem de adsorção de 97% entretanto o ponto ótimo massa por fibra ainda está em estudo.
CONCLUSÃO
O presente trabalho mostrou que a fibra de Kapok possui uma estrutura oca com seus espaços internos cheios de ar o que confere a ela uma excelente capacidade de flutuação, a fibra também demostrou uma repelência a água bastante significativa e uma excelente afinidade com o petróleo leve sem necessitar de nenhum tratamento químico. Essas características de afinidade e repelência podem ser devido a sua superfície estar coberta por ceras e gorduras naturais o que proporciona a ela um alto potencial de adsorção.
O Kapok pode ser um excelente biomaterial verde na contenção de petróleo, pois sua obtenção pode ser mais barata que os materiais sintéticos já utilizados comercialmente e outras fibras naturais como o algodão, por exemplo, pois pode ser reaproveitado de materiais que foram descartados como de coletes salva vidas e adquirir uma nova funcionalidade como adsorventes de óleo o que seria uma prática lucrativa e ecologicamente correta.
REFERÊNCIAS:
1. DAN;et all. Preparation and characterization of cellulose Fibers from Corn Straw as natural oil sorbents. Industrial & engineering chemistry Research, p 516 – 524,2012. Disponível em: http://www.periodicos.capes.gov.br. Acesso em: 14 de setembro. 2013.
2. EDHARDT, Theodor; RADIL, Dieter; FURTINER, Jacob. Fibra de Kapok.in: EDHARDT, Theodor. RADIL, Dieter. FURTINER. Curso Técnico Têxtil. São Paulo: E.P. U,1975.p.20-21. http://www.periodico.capes.gov.br Acesso em. Acesso em: 12 de fevereiro. 2013.
3. LIM, Teik-They; HUANG, xiaofeng. Evaluation of hydrophobicity/oleophilicity of kapok and its performance in oily water filtration:
Comparison of raw and solvent – treated fibers. Industrial Crops and Products, p125-134,2007. Disponível em: http://www.periodicos.capes.gov.br. Acesso em: 23 de julho de 2013.
4. LIM, Teik-They; HUANG, xiaofeng. Evolution of Kapok (ceiba pentranda (L) gaetn.) as a natural hollow hydrophobic-oleophilic fibrous sorbentes for oil spill clenup. Chemosphere,p 955 – 963,2006. Disponível em: http://www.periodicos.capes.gov.br. Acesso em: 23 de julho de 2013.
5. LORENZI, H. Árvores Brasileiras -Manual de identificação e cultivo de plantas arbóreas nativas do Brasil. 2. ed. Nova Odessa, SP: Instituto Plantarum, 2002. v. 2. 384 p
6. RENGASAMY,RS;DAS,Dispayan;KARAN;C.Praba.Study of sorption behavior of filled and structured fiber assemblies made from Polypropylene,KapoK and Milkweed fibers.Journal of Hazardous Materials, p 526 – 532,210. Disponível em: http://www.periodicos.capes.gov.br. Acesso em: 26 de julho de setembro. 2013.
7. SZKLO, Alexandre.ULLER,Victor Cohen. Caracterização do petróleo. In : SZKLO, Alexandre.ULLER,Victor Cohen. FUNDAMENTOS DO REFINO DE PETRÓLEO. 2 ed. Rio de Janeiro : Editora INTERCIÊNCIA,2008. p. 1-3-9.
KAPOK, A GREEN BIOMATERIAL FOR THE CONTENTION OF CRUDE OIL
ABSTRACT
Crude oil spilling is an environmental problem, in relation to this problem, there are so many research works have been developed. The present work, explains one of the solutions where there is a spilling of crude oil, of which can be contained by the use of a natural fibre, Kapok. One of the favourable characteristics of this fibre is its hydrophobic nature, where it contains air pockets within the fibre structure, which are responsible for the fibre being very light and facilitates its adsorption of hydrocarbon-based materials. In the process, predetermined volumes and weights of the oil, fibre and water were used, in order to evaluate the adsorption. The quantities of the oil and fibre were varied in the ratios of the mass of oil / mass of fibre. The results show that the adsorption of oil by the fibre reached in terms of 68 g/g, of which shows the utility of this fibre in the removal of spilled crude oil.
