ELABORAÇÃO DE UM FILTRO ORIUNDO DO CAROÇO DA MANGA NO TRATAMENTO E QUALIDADE DA ÁGUA OBTIDA PARA CONSUMO HUMANO

Transcrição

1 João Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 ELABORAÇÃO DE UM FILTRO ORIUNDO DO CAROÇO DA MANGA NO TRATAMENTO E QUALIDADE DA ÁGUA OBTIDA PARA CONSUMO HUMANO Ingrid Monique Oliveira Teles (Estácio IESAM ) ingridteles93@gmailcom Diana Mônica da Silva Furtado (Estácio IESAM ) Dianafurtado@estaciobr Artigo integrante da Sessão Especial Energia e Sustentabilidade realizada sob coordenação de Paula Fernanda Varandas Ferreira (Uminho, Portugal) e Cláudio Ruy Portela de Vasconcelos (UFPB) no ENEGEP 2016 A pesquisa desenvolvida neste projeto buscou uma investigação de um tipo de filtro, para o tratamento de diferentes qualidades de água: água da chuva e água do rio, no que diz respeito para o consumo humano Tendo em vista, a elaboração de um filtro com um baixo custo econômico e com matéria prima regional, como o caroço da manga; fruta muito encontrada em nossa região E uma vez que estudos comprovaram o poder de adsorção dessa matéria prima, descobriu-se sua capacidade filtrante Desta forma, o projeto obteve um filtro simples, porém com um poder filtrante significativo para alcançar a purificação de diferentes qualidades de água, que foram analisadas, através da Portaria MS nº 2914, de que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, evidenciando análises como: ph, sólidos dissolvidos totais, sabor, odor teor de cloro residual, matéria orgânica, turbidez, coliformes termotolerantes e coliformes totais Com este projeto, foi possível fazer uma investigação no que diz respeito à qualidade das águas analisadas, e uma redução dos resíduos de manga em nossa região Palavras-chave: Carvão- ativado; reaproveitamento; resíduos

2 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 Introdução Em anos recentes, vários estudos relataram a produção de carvões ativados (CA) a partir de resíduos, tais como sementes de frutas, bagaço de cana-de-açúcar, restos de couro, pneus etc O carvão ativado (CA) é um material carbonáceo e poroso preparado pela carbonização e ativação de substâncias orgânicas, principalmente de origem vegetal São utilizados extensamente para a adsorção de 5 poluentes em fases gasosas e líquidas, como suporte para catalisadores, na purificação, de vários composto, no tratamento de efluentes (BRUM, 2007) O carvão ativado é vastamente utilizado em vários ramos da indústria Uma das mais importantes aplicações do carvão ativado é no tratamento de água, com o objetivo de adequála aos parâmetros de potabilidade exigido para o consumo humano, visto que o carvão ativado através da sua porosidade tem a capacidade de purificar a água, seja para fins potáveis ou para fins industriais Assim, sua ação elimina cor, odor, mau gosto, remove substâncias orgânicas e inorgânicas dissolvidas na água através do mecanismo da adsorção (FERNANDES, 2010) A capital paraense tem cerca de 120 mil árvores Dessas, cerca de 12 mil são mangueirasa manga foi trazida para o Brasil pelos colonizadores portugueses por volta do século XVII e, depois de quase cem anos, chegaram à Amazônia Na época, o governador de Belém, Antônio Lemos, resolveu arborizar a capital paraense por causa do calor da cidade (REZENDE, 2013) A manga entra no imaginário do Pará no século XVII Os governadores, no século XIX, resolveram transformar a manga nessa planta da arborização O próprio Antônio Lemos reconheceu que ela seria a melhor árvore, o melhor fruto para a cidade (FIFUEIREDO, 2013) Aos poucos a cidade ganhou esse título de Cidade das Mangueiras A mangueira é um símbolo da cidade Desde 1993, a mangueira virou patrimônio material do estado do Pará Devido essa grande produção de mangas em Belém, e que não são aproveitadas, se estragando nas ruas e calçadas da cidade, gerando uma grande quantidade de resíduos, por que não aproveitar o caroço desse fruto para a fabricação do carvão ativado? Tendo como base o carvão ativado produzido a partir do caroço do açaí, o presente trabalho tem por objetivo, realizar uma pesquisa experimental para saber se é possível a produção de carvão ativado do caroço de manga 2

3 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de Referencial Teórico 21 Carvão ativado de resíduos O carvão ativado é um material carbono e de alta porosidade e com alta área superficial interna e essas características lhe oferecem a propriedade de alta adsorção (FERNANDES, 2010) E conforme Claudino (2003), o carvão ativado é um excelente adsorvente, com alta capacidade de adsorção, muito usado para purificar, desintoxicar, desodorizar, filtrar, descolorir, declorificar e remover uma gama de materiais líquidos e gasosos Carvões ativados podem ser preparados de muitos materiais orgânicos que possuam alto teor de carbono e baixo teor de cinzas, como a madeira e carvão (Muller et al, 2009) Nos últimos anos, muitos produtos, subprodutos e resíduos agroindustriais têm sido utilizados como fontes para produção de carbono ativado O carvão ativado é de grande interesse em muitos setores econômicos, no último ano o Brasil importou cerca de 5000ton o que correspondeu a 15 milhões de dólares e exportou apenas 2500ton equivalente a 3,5 milhões de dólares (Brasil, 2010b) Estes valores mostram a grande demanda existente deste produto no mercado nacional O Brasil vende o carvão ativado a aproximadamente US$ 1,50 e compra por US$ 3,0 o quilo, ou seja, vende material de baixa qualidade e compra de alta qualidade, o que mostra a importância de se investigar novos precursores que possam proporcionar melhores produtos Este material é utilizado por muitas indústrias tais como de processamento de alimentos, farmacêuticas, química, petróleo, automobilística, entre outras De acordo com Cubas (2010), a carbonização consiste na pirólise do material precursor na ausência de ar a temperatura superior a 473K Nesta etapa são removidos os compostos voláteis e gases leves como CO, H2, CO2, CH4, e é produzida uma massa de carbono fixo e uma estrutura porosa primária que posteriormente irá a ativação A taxa de aquecimento, a temperatura fina, o fluxo de gás de arraste e a natureza de matéria-prima são parâmetros importantes que irão determinar a qualidade e o rendimento do carvão ativado Conforme Brum (2007), ativação visa o aumento da área superficial de carvão proporcionando, desse modo, o aumento da sua porosidade O propósito do processo de ativação é o controle das características básicas do material como distribuição de poros, áreas superficiais específicas, a resistência mecânica, etc O processo de ativação pode ser de forma química ou física: 3

4 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 Ativação química: consiste na impregnação de agentes ativantes como Cloreto de Zinco (ZnCl2), Ácido Fosfórico (H3PO4), Hidróxido de Sódio (NaOH), etc, no material não carbonizado, onde estes agentes proporcionarão a formação de ligações cruzadas, tornando o material menos propenso a volatilização quando aquecido a temperatura elevada (FERNANDES, 2010) Ativação física: consiste na reação do carvão com vapores de água, CO2 ou uma mistura de gases após a carbonização Para tanto, os gases são injetado na estrutura do carvão (FERNANDES, 2010) Após a produção, os grãos do carvão podem apresentar diferentes poros Estes são definidos segundo a União Internacional de Química Pura e Aplicada - IUPAC em; mesoporos, com diâmetro entre 2 e 50nm; microsporos secundários, apresentando diâmetro entre 0,8 e 2nm; microsporos primários, apresentando diâmetro menor que 0,8nm (CLAUDINO, 2013) As matérias-primas utilizadas para obtenção do carvão ativado são quase exclusivamente de origem vegetal e possuem alto poder de carbono, tais como: Casca de coco; Carvão mineral (antracito, betuminoso e lignito); Madeira de alta e baixa densidade (pinus, acácia etc); Turfa; Resíduos de petróleo; Ossos de animais; Resíduos agroindustriais; Açúcar; Caroço de azeitona; Casca de noz; Caroço de pêssego, entre outros 4

5 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 As características do carvão ativado dependem da matéria-prima usada, as condições de ativação e a natureza dos agentes ativantes Com isso, cada processo terá propriedades de adsorção diferentes e usos diversificados Estudos indicam que madeiras maiores, resinosas, na forma de serragem e cascas de coco, podem fornecer carvões de ótimas propriedades descorantes e devem ser ativados por processos químicos No Brasil, as matérias-primas mais utilizadas para a produção de carvão ativado são cascas de coco, madeiras de pinus e acácias, ossos de animais, os quais são utilizados para a fabricação de um tipo específico de carvão ativado 3 Elaboração do carvão ativado Foram coletadas 15 mangas, para a retirada de seu caroço, na Avenida Nazaré na cidade de Belém/Pa A amostra coletada, por apresentar resíduo de sua polpa, foi lavada em água corrente, e em água destilada, posteriormente foram expostos ao sol, para a primeira etapa de secagem Em seguida, foram para a estufa com temperatura de 50 C por 6 horas ininterruptas Para ativação química, primeiramente preparou-se a solução ativante Dessa forma, pesou-se 10g do agente ativante Hidróxido de Sódio (NaOH) em balança analítica, e mediu-se 1L de água, dissolveu-se o agente ativante na água e formou-se a solução ativante na qual foi adicionado a amostra de caroço de manga desidratada, que foi deixado em contato por 24 horas Para o processo de pirólise, a amostra de caroço de manga impregnada com o ativante químico Hidróxido de Sódio (NaOH), foi secada em estufa a 50 ºC durante 6 horas Depois da secagem, as amostras dos caroços de manga foram introduzidas na Mufla a uma temperatura de 400ºC por 3h Após, o carvão ativado foi resfriado, lavado várias vezes em água corrente para a retirada do excesso do agente químico ativante, e, novamente, feito o processo de secagem, logo em seguida a pulverização, utilizando-se um liquidificador para tal procedimento Depois de pulverizado o carvão ativado produzido foi acondicionado em um dessecador, para posteriormente ser utilizado na confecção do filtro ecológico, e nos testes da qualidade da água Com os 15 caroços de mangas utilizados, foram obtidos 69,75g de carvão ativado pulverizados 5

6 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de Resultados Figura 1 Tabela de análise físico química e microbiológica nas águas da chuva e do rio Fonte: Autores, Fora da legislação A análise com as águas filtradas no filtro de caroço de manga mostrou que o mesmo é capaz de alterar os parâmetros tornando a água potável, desde que a quantidade de carvão seja maior que a usada no teste A tabela acima mostra o resultado de antes e depois, levando em consideração que no filtro estava presente 10g de carvão ativado pulverizado Para transformar a água da chuva em água potável faltou a penas no parâmetro ph onde de acordo com a legislação o correto para a água potável é entre 6-7 e o da chuva antes de ser filtrada era 5,3 e depois de filtrada passou para 5,6 Na água do rio os parâmetros que impossibilitaram a água de ser potável foram cor, turbidez e ferro, onde na legislação para cor é 15, a água do rio antes de ser filtrada estava em 160 e após a filtragem ficou em 131 Turbidez que na legislação é 5, e antes da água do rio ser filtrada estava em 15,31 e após a filtragem ficou em 14,55 e Ferro, onde na legislação é 0,3 e na água do rio antes de ser filtrada estava 1,07 e após a filtragem ficou em 0,82 5 Conclusões O objetivo do trabalho foi de produzir carvão ativado a partir dos caroços de manga a fim de utilizá-lo no tratamento de água para consumo, além de mostrar uma nova destinação para o aproveitamento do fruto Conclui-se que o mesmo é eficiente no que se propõe, e através de análises físico químicas e microbiológicas, foi possível notar o seu poder filtrante, onde conseguiu eliminar da água do rio coliformes fecais e EColi Enquanto na água da chuva, 6

7 João_Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 faltou apenas o fator PH para ela se tornar potável Porém, isso pode ser alterado aumentando a quantidade de carvão utilizada no filtro, assim como a água do rio pode se tornar potável aumentando, também, a quantidade do carvão, ou passando a água mais de uma vez pelo filtro REFERÊNCIAS AZEVÊDO, L C de; AZOUBEL, PM; SILVA, I R A ; ARAÚJO, A J de B;OLIVEIRA, S B de Caracterização físico-química da farinha da casca de manga cv Tommy Atkins XXI Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia de Alimentos Viçosa : UFV, 2008 p 1-3 BRUM, Sarah Silva Preparação e caracterização de carvão ativado produzido a partir resíduos do beneficiamento do café Universidade Federal de Lavras Lavras-Minas Gerais, Brasil, 2007 Disponível em: <http/ wwwppgemctutfpredubr > Acesso em: 20 de Agosto de 2015 CHITARRA, MIF; CHITARRA, AB Pós-colheita de frutos e hortaliças: fisiologia e manuseio2ed rev amp Lavras: UFLA, p CLAUDINO, Antônio Preparação de carvão ativado a parti de turma e sua utilização na remoção de poluentes Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, 2003 Disponível em:<http//www2enqufscbr/teses/mt01pdf> Acesso em: 17 de setembro de 2015 CUBAS, Karina Guedes Avaliação do desempenho de carvões ativos usados na remoção de composto orgânicos de água naturais proveniente de cianobactérias e suas toxinas Universidade Federal do Paraná Curitiba-PR 2010 Disponível em: <http//wwwrbciambcombr> Acesso em: 18 de agosto de 2015 CUNHA, G A P; PINTO, A C Q; FERREIRA, F R Origem, dispersão, taxonomia e botânica In: GENU, P J de C; PINTO, A C Q (Ed) A cultura da mangueira Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, p , 2002 FERNANDES, Kendra D'Abreu Neto Uso de carvão ativado de endocarpo de coco no tratamento de água Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, 2010 Disponível em: http//wwwpucrscombr> Acesso em: 08 de setembro de 2015 MULLER, CC Avaliação da utilização de carvão ativado em pó na remoção de Microcistina em água para abastecimento público Porto Alegre 2008 Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós Graduação em Ecologia UFRGS Disponível em: <http//wwwlumeufrgsbr> Acesso em: 12 de outubro de 2015 MUCCIACITO, JOÃOUso eficiente do carvão ativado como meio filtrante em processos industriaisdisponívelem: Acesso em: 08 de setembro de