PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DA CASCA DE AMENDOIM. PRODUCTION OF ACTIVATED CHARCOAL FROM PEANUT SHELLS.

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1 PRODUÇÃO DE CARVÃO ATIVADO A PARTIR DA CASCA DE AMENDOIM. PRODUCTION OF ACTIVATED CHARCOAL FROM PEANUT SHELLS. Douglas Rocha Meireles (1) Nádia Figueiredo de Paula (2) Resumo O carvão é considerado um dos mais poderosos adsorventes devido à sua grande porosidade e alta área superficial específica desenvolvida durante a ativação. O Carvão pode ser obtido de diversas matérias-primas, sendo que estas deverão ter grande quantidade de carbono em sua composição. A utilização de resíduos agroindustriais tem sido considerada uma alternativa para produção de carvão, porque, além de ser de baixo custo, sua utilização contribui para a eliminação dos resíduos. O Município de Jaboticabal, SP é um dos principais produtores brasileiros de amendoim além de ser também um polo de beneficiamento desta oleaginosa, o que gera uma grande quantidade de casca, que poderia ser utilizada para produção de carvão, agregando valor ao produto e dando uma destinação correta a este subproduto. O objetivo desse trabalho foi produzir carvão de casca de amendoim e testar sua capacidade de adsorção. As cascas de amendoim obtidas de um produtor da região foram carbonizadas em forno mufla. A ativação do carvão foi feita com NaOH e após a ativação o material foi neutralizado com ácido. Os testes de adsorção foram feitos com azul de metileno em solução aquosa. Os filtrados foram lidos em espectrofotômetro a 669 nm. A ativação com NaOH foi eficaz e o carvão mostrou boa capacidade de adsorção, principalmente em meio ácido (ph em torno de 3,5) quando atingiu 98% de capacidade de adsorção. Conclui-se que é possível produzir carvão com casca de amendoim com alta capacidade de adsorção. Palavras Chave: Arachis. Ativação. Carbonização. Abstract Activated carbon is considered one of the most powerful adsorbents due to its large porosity and high specific surface area developed during activation. Activated carbon can be obtained from several raw materials, which must have a large amount of carbon in their composition. The use of agroindustrial waste has been considered an alternative for the production of activated carbon, because, besides being low cost, its use contributes to the elimination of waste. Jaboticabal town, is one of the main Brazilian peanut producers in SP 1 Graduando em Tecnologia em Biocombustíveis. Faculdade de Tecnologia Nilo de Stéfani. Fatec-Jaboticabal. douglasdoxadrez@gmail.com 2 Doutora em Ecologia e Recursos Naturais. Mestre em Ciências Florestais.. Eng. Florestal. Docente da Fatec de Jaboticabal.

2 State, and also a beneficiation pole of this oilseed, which generates a large amount of bark, which could be used for the production of activated carbon, adding value to the product and giving destination of this by-product. The objective of this work was to produce activated charcoal peanut shell and to test its adsorption capacity. The peanut shells obtained from a producer in the region were charred in a muffle oven. Activation of the charcoal was done with NaOH and after activation the material was neutralized with acid. The adsorption tests were done with methylene blue in aqueous solution. The filtrates were read in a spectrophotometer at 669 nm. Activation with NaOH was effective and the charcoal showed good adsorption capacity, mainly in acidic medium (ph around 3.5) when it reached 98% adsorption capacity. It is concluded that it is possible to produce activated charcoal with peanut shell with high adsorption. Keywords: Arachis. Activation. Carbonization. 1 Introdução O carvão é considerado um dos mais poderosos adsorventes, devido à sua grande porosidade e alta área superficial específica desenvolvida durante a ativação. Têm grande versatilidade industrial associada a um baixo custo de produção, o que os transforma em uma opção importante e mais vantajosa para uma grande classe de aplicações se comparados com outros materiais porosos (FREITAS, 1994). É comumente utilizado como adsorvente em processos industriais de remoção de cor, odor e impurezas e no tratamento de água e filtração de bebidas destiladas. O Carvão pode ser obtido de diversas matérias-primas, sendo que estas deverão ter grande quantidade de carbono em sua composição. Quando o material é carbonizado, toda a água e os compostos voláteis são eliminados, concentrando o carbono. Porém, simultaneamente, ocorre o preenchimento parcial dos poros com alcatrão, sendo necessário fazer a ativação, que consiste na retirada de resíduos que estejam obstruindo os poros, resultando em um aumento no tamanho dos poros e da área superficial. A utilização de resíduos agroindustriais tem sido considerada uma alternativa para produção de carvão, porque, além de ser de baixo custo, sua utilização contribui para a eliminação dos resíduos. O Município de Jaboticabal, SP é um dos principais produtores brasileiros de amendoim além de ser também um polo de beneficiamento desta oleaginosa. Considerando-se que cerca de 20% do peso do amendoim corresponde à casca, uma grande quantidade de resíduo é gerada anualmente. A casca do amendoim é um material constituído de grande quantidade de carbono na forma de celulose, hemicelulose e lignina. Devido à sua constituição química e disponibilidade, a casca do amendoim poderá se tornar uma excelente

3 matéria prima para a fabricação de carvão, agregando valor ao produto e levando este resíduo a uma destinação correta. O objetivo deste trabalho foi produzir carvão usando casca de amendoim como matéria prima e testar a capacidade de adsorção de corante Azul de Metileno. 2 Material e Métodos Foram utilizadas cascas de amendoim (Arachis hypogaea) produzidos em propriedades rurais do Município de Jaboticabal, SP. As cascas de amendoim foram carbonizadas em forno mufla adaptado para produção de carvão. A ativação foi feita por meio de impregnação com NaOH a 800 o C durante uma hora. Após a ativação foi feita a eliminação do NaOH, e neutralização do ph. A capacidade de adsorção foi testada utilizando-se solução de azul de metileno com carvão. A solução foi agitada por 15 minutos e em seguida filtrada. O filtrado foi lido em espectrofotômetro a 669 nm. 3 Resultados e Discussão O carvão de casca de amendoim, mesmo sem ativação tem uma considerável capacidade de adsorção, pois 34% do azul de metileno foram adsorvidos. De acordo com Claudino (2003), o grau de adsorção de um carvão depende de vários fatores, incluindo o processo de ativação, a distribuição de sítios/poros, e os efeitos químicos que envolvem a superfície do carvão e as moléculas adsorvidas. A utilização de hidróxido de sódio foi eficaz na ativação do carvão (Tabela 1). Durante a ativação, o NaOH fundido reage com o CO2 proveniente da degradação da celulose e da hemicelulose produzindo Na2CO3 que provoca a separação das lamelas (Schetino Jr 2004). Desta forma a área superficial do carvão está diretamente relacionada com a quantidade de carbonato produzido durante a ativação (Lillo-Ródenas et al. 2001) Após a ativação, observou-se que o filtrado se apresentava um pouco escurecido, o que poderia ser resíduos do azul de metileno que não foi adsorvido ou uma parte mais fina do carvão que teria passado pelos poros do filtro. Sabendo-se que o ph pode influenciar na capacidade de adsorção, foi feita a leitura do ph, o qual se encontrava em 9, provavelmente, muito alcalino para esta situação. A natureza ácida ou básica de um carvão depende de sua forma de preparação e dos grupos químicos presentes na sua superfície, bem como o tipo de tratamento que o carvão foi submetido (NUNES, 2014). O ph encontrado justifica-se pela natureza básica do NaOH utilizado na ativação e do azul de metileno que é um corante catiônico, básico.

4 Para acidificar a solução foi usado ácido sulfúrico até que atingisse ph 6. Após a acidificação foi feito um novo teste de adsorção, que apresentou resultado similar ao ph 9. Como a solução filtrada não atingiu o resultado desejado, foi realizado um teste acidificando a solução com ácido acético glacial, baixando o ph para 3,9 e para 3,6. Neste ph a adsorção foi superior a 98% (Tabela 1), valor similar ao encontrado por Nunes (2014), também com carvão de casca de amendoim. Tabela 1. Capacidade de adsorção e concentração de azul de metileno em solução filtrada com carvão de casca de amendoim. Solução Azul de Metileno Filtrado com carvão sem ativação Filtrado com carvão (ph 9,0) Filtrado com carvão (ph 3,6) Filtrado com carvão ( ph 3,9) Concentração (mg/l) Capacidade de Adsorção (%) 50,00 33,44 10,28 0,79 0, ,12 79,44 98,42 98,56 Dependendo das características químicas do adsorvato, o adsorvente deve ter caráter ácido ou básico, no caso do azul de metileno, os resultados mostram que o adsorvente ou a solução devem ter caráter ácido, pois em ph ácido a adsorção foi superior. 4 Conclusões Conclui-se que é possível a produção de carvão de casca de amendoim e que para esse tipo de carvão o NaOH foi um agente r eficiente. O carvão de casca de amendoim, apenas carbonizada tem capacidade de adsorver cerca de 30% do azul de metileno da solução, o carvão de casca de amendoim, em solução alcalina (ph 9) foi capaz de adsorver 79% do azul de metileno, porém quando a solução foi ácida, deixando o ph por volta de 3,5 a capacidade de adsorção aumenta para 98%.

5 Referências CLAUDINO, A. Preparação de carvão a partir de turfa e sua utilização f. (Mestrado em Engenharia Química) Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, FREITAS, J. C. C. Espectroscopia de alta resolução por ressonância magnética multinuclear aplicada ao estudo de zeólitas Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós- Graduação em Física, Universidade de São Paulo, São Paulo, LILLÓ-RÓDENAS, M. A.; LOZANO-CASTELLÓ, D.; CAZORLA-AMORÓS, D.; LINARES-SOLANO, A. Preparation of activated carbons from Spanish anthracite II. Activation by NaOH. Carbon v.39, p , NUNES, A. S. Produção de adsorventes a partir da casca de amendoim visando a aplicação na remoção de corantes orgânicos. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais) - Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB. - Itapetinga f. SCHETTINO JUNIOR, M. A. Ativação química do carvão de casca de arroz utilizando NaOH f. (Mestrado em Física) Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2004.