AVALIAÇÃO DA ESPUMA DE POLIURETANO COMO MATERIAL SORVENTE PARA REMEDIAÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS

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1 AVALIAÇÃO DA ESPUMA DE POLIURETANO COMO MATERIAL SORVENTE PARA REMEDIAÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS Modalidade: ( ) Ensino (X) Pesquisa ( ) Extensão Nível: (X) Médio ( ) Superior ( ) Pós-graduação Área: (X) Química ( ) Informática ( ) Ciências Agrárias ( ) Educação ( ) Multidisciplinar Autores: Daniel Alfonso SPUDEIT 1, Felipe Machado MEISEN 2, Gustavo Felipe BROCK 2, Lavínia Marcos CAÇADOR 2, Liv Gabrielle Mengue Salerno FERREIRA 2, Milena Martins MACHADO 2. Identificação autores: 1-Orientador IFSC Campus Jaraguá do Sul; 2- Estudante IFSC Campus Jaraguá do Sul Introdução No Brasil, a Resolução CONAMA 430/2011 estabelece que o padrão de lançamento deve ser no máximo de até 20 mg L -1 para óleos minerais e até 50 mg L - ¹ para óleos vegetais e gorduras animais no país (MMA, 2011). No Brasil existe um grande número de atividades automotivas que são potencialmente poluidoras quanto a utilização da água e geração de efluentes, que podem conter grande quantidade de óleos e graxas (SEMAPE, 2004). Esses contaminantes podem causar vários efeitos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde dos animais, fazendo com que a remoção destes se faça necessária. Dentre as metodologias aplicadas para a remoção de contaminantes das águas resíduárias de lavagem, destaca-se o uso de materiais poliméricos porosos, naturais e sintéticos, que removem os contaminantes através do processo de sorção (Ferreira et al., 2014). A sorção é um fenômeno de transferência de massa, no qual moléculas passam de uma fase aquosa e se associam a uma fase imóvel, sendo a fase que sorve denominada de sorvente e a substância sorvida denominada de sorbato (PIGNATELLO, 2000). Os polímeros orgânicos porosos são amplamente empregados nos sistemas de tratamento de efluentes, visto que uma das vantagens das macromoléculas é a possibilidade de ajuste da estrutura geométrica e de seus poros (FARIN & AVNIR, 1989). Dentre os polímeros utilizados pode-se destacar as espumas de poliuretano (EPU). A proposta deste trabalho baseia-se, portanto, na avaliação da capacidade de sorção da Espuma de Poliuretano dos contaminantes óleos e graxas presentes nas águas residuárias dos postos de lavação automotiva em Jaraguá do Sul (Santa Catarina). Materiais e Métodos Foram sintetizados grupos de espumas, variando-se a quantidade dos reagentes por meio de proporções pré-definidas, sendo elas: 1:1 (1 de isocianato para 1 de polipropilenoglicol), 1:2 (1 de isocianato para 2 de polipropilenoglicol), e 2:1 (2 de isocianato para 1 de polipropilenoglicol). Posteriormente, a espuma foi deixada em uma capela durante o período de 24h para o tempo de cura. A caracterização dos poros foi feita através da microscopia óptica.

2 As amostras de águas de lavagens foram coletadas em postos de lavagens automotivas em diferentes locais no município de Jaraguá do Sul, conforme o procedimento ABNT 9898 (ABNT, 1986). A fim de verificar a influência da área superficial, do tempo e da agitação no processo de sorção, foram realizados ensaios em triplicatas com três grupos de espumas com diferentes dimensões, sendo elas: 1,5 cm², 4 cm² e 4,95 cm², nos intervalos de tempo de 30, 60 e 120 minutos. Utilizou-se 1,0 g de EPU em todos os testes, sendo que estes foram realizados com e sem agitação. Para a quantificação de óleos e graxas ainda presentes nas soluções após o processo de sorção, adaptou-se a metodologia de extração de Soxhlet, apresentada pela Standard Methods for the examination of water and wastewater - American Public Health Association (APHA, 1998). Resultados e discussão Síntese da EPU Como sugerido por Tanobe (2007), as espumas sintetizadas com uma proporção maior ou equivalente de isocianato, apresentaram uma estrutura mais rígida, resultando na formação de poros mais definidos. Por sua vez, a espuma preparada na proporção 1:2, não apresentou estrutura definida, não sendo possível então avaliar sua capacidade de sorção. Com base nisso, os estudos foram realizados com as espumas mais rígidas. Como os poros exercem influência nos mecanismos de sorção, a formação destes foi avaliada por microscopia óptica com resolução de 40x. A espuma sintetizada na proporção 1:1 apresentou poros maiores e mais bem definidos, sendo esta a utilizada nos experimentos. Área superficial Para avaliar o efeito da área superficial na massa de água sorvida, foram realizados experimentos com espumas nas dimensões de 1,5 cm 2, 4 cm 2 e 4,95 cm 2. A partir dos resultados obtidos na absorção de água, determinou-se que a quantidade de massa de espuma a ser utilizada seria de 1,0 g com a dimensão de 1,5 cm 2. Visto que, quanto menor a área superficial da espuma maior a superfície de contato com o meio, logo, houve uma maior absorção de água. Absorção de água Para determinação do tempo de sorção, foram realizados testes de absorção de água com espumas de 1,5 cm 2 em três intervalos de tempo, sendo estes os tempos de 30 minutos, 60 minutos e 120 minutos. A Figura 3 apresenta os valores obtidos da absorção de água em função do tempo.

3 Figura 3: Massa de água absorvida em função do tempo. A massa de água absorvida pela espuma não variou ao longo do tempo, o que vai ao encontro com os resultados obtidos por Tanobe (2007), que afirma que em um curto espaço de tempo, o que é determinante na taxa de sorção é a área de poros. Por outro lado, em intervalos de tempo maiores, o que exerce maior influência é a quantidade de poros presentes no material sorvente. Sendo assim, para espumas iguais deve-se obter valores constantes. Quantificação da amostra Para estudar a capacidade de sorção da EPU realizou-se a análise de uma amostra sem adição de espuma de modo a se obter o valor de óleos e graxas presentes na amostra. As análises foram realizadas em triplicata, de acordo com a metodologia oficial apresentada pelo Standard Methods. A Tabela 1 apresenta os valores obtidos após a realização do Soxhlet. Esta é referente à extração feita apenas com água destilada (branco), bem como a solução da amostra coletada (amostra real). Tabela 1: Quantidade de óleos e graxas obtido após a extração por Soxhlet. Solução Massa de óleos e graxas (g) Branco 0,0534 Amostra 0,8036 O branco, feito com água destilada, apresentou massa de óleos e graxas de 0,0534 g, que pode ser relacionado com contaminação do sistema. Em relação a concentração dos contaminantes óleos e graxas presentes na amostra, obteve-se um valor médio de 0,8036 g, resultando em uma concentração de contaminantes de 1.607,2 mg L - ¹, sendo considerado um valor acima do máximo permitido pela resolução CONAMA 430/2011, o qual é de 20 mg L - ¹ para óleos e graxas minerais. O valor obtido para amostra foi considerado em todos os cálculos de remoção. Efeito da agitação A agitação tem total influência no processo de sorção dos contaminantes, visto que o material polimérico, que é submetido a rotação, terá um maior contato efetivo com o meio,

4 facilitando assim o processo de sorção. Desta forma, acredita-se que para sorção de óleos e graxas utilizando EPU, a sorção dinâmica é a melhor escolha. Para verificar tal fato, foram realizados dois experimentos, sendo um com sorção estática e outro com agitação de 900 RPM. Cada experimento foi realizado utilizando 1 g de espuma com 1,5 cm 2 de área. Os resultados estão resumidos na Tabela 2. Tabela 2: Valores de óleos e graxas removidos de acordo a agitação. Tempo Velocidade de agitação Massa de Remoção (%) (min) (RPM) EPU (g) , , , ,81 Observando os valores de remoção obtidos para os experimentos com e sem agitação, pode-se perceber que houve uma maior remoção para os experimentos realizados com agitação, demonstrando que, como esperado, a agitação favorece o processo de sorção. Com base nos resultados obtidos, (Tabela 2) é possível perceber que o valores de remoção mais elevados foram obtidos com um maior tempo de agitação, 94,81%, indicando assim que o tempo de exposição pode influenciar na capacidade de remoção do polímero. Efeito da quantidade de massa Os experimentos realizados com 1 g de EPU foram repetidos com 3 g, a fim de avaliar o efeito da massa na capacidade de sorção da EPU. Na Tabela 3 pode-se observar os resultados referentes a esses experimentos. Tabela 3: Valores de óleos e graxas removidos no processo de sorção com 3 g. Tempo (min) Velocidade de agitação (RPM) Massa de EPU (g) Remoção (%) , , , ,86 Observa-se os resultados da sorção de óleos e graxas referentes a 3,0 g de espuma, no qual ocorreu a redução de 93,05 % dos contaminantes no intervalo de tempo de 30 minutos. Enquanto no intervalo de tempo de 120 minutos, a remoção foi de 94, 86%. Deste modo, os

5 valores obtidos na sorção de óleos e graxas utilizando 3 g de EPU, mostraram-se satisfatórios, embora, assim como na sorção utilizando 1 g de espuma, não tenham sorvido todo o contaminante presente na amostra.. Conclusão Mediante os resultados obtidos, constatou-se que as espumas de poliuretano apresentaram eficiência na sorção dos contaminantes, reduzindo no mínimo, 86% dos óleos e graxas presentes nas amostras de águas de lavagens coletadas. Embora a remoção dos contaminantes pela espuma de poliuretano não tenha sido suficiente para enquadrar as amostras dentro dos parâmetros máximos de 20 mg L -1, sugeridos pela legislação, a redução dos contaminantes foi satisfatória, uma vez que os resultados se encontraram dentro dos limites aceitáveis para padrões vigentes de alguns Estados brasileiros. Referências APHA / AWWA / WEF. Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. 20ªed. Washington DC: American Public Health Association-American Water Works Association, Farin, D. & Avnir, D. The effects of the Fractal Geometry of Surfaces on the Adsorption Conformation of Polymers at Monolayer Coverage. Part I. The case of Polysterene, Colloids and Surfaces, p FERREIRA, A. et all. Materiais Funcionais para a Proteção Ambiental. Química Nova. Nº 8, p MINISTÉRIO MEIO AMBIENTE (MMA). Resolução Nº 430, de 13 de maio de Disponível em: <mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646>.acesso em: 01 de jul PIGNATELLO, J.J. The measurement and interpretation of sorption and desorption rates for organic compounds in soil media. Advances in Agronomy, v. 64, p TANOBE, Valcineide Oliveira de Andrade. Desenvolvimento de Sorventes à Base de Espumas de Poliuretanos Flexíveis de para o Setor do Petróleo. Dissertação de Mestrado. UFPR, PREFEITURA MUNICIPAL DE DUQUE DE CAXIAS. SECRETARIA MUNICIPAL DE MEIO AMBIENTE E PROJETOS ESPECIAIS (SEMAPE). Cadastro Municipal de Atividades Potencialmente Poluidoras