Produção de carvão ativado a partir de lignina kraft utilizando pirólise por micro-ondas

Abstract

O objetivo do presente trabalho é produzir carvões ativados (CAs) a partir de biomassas (borra de café (BC), lignina Kraft (LK) e caroço de azeitona (AZ)) em presença de ácido fosfórico, pelo uso de um forno de micro-ondas doméstico adaptado e por pirólise convencional, avaliando as características físico-químicas dos CAs produzidos e suas capacidades de adsorção do corante azul de metileno (AM) e do antibiótico amoxicilina (AMOX). Assim, este estudo visa contribuir com a redução de custos de produção de CAs pelo uso de precursores mais baratos e abundantes e de uma técnica de processamento mais rápida (micro-ondas). Os resultados obtidos comprovam a eficiência e a segurança no uso do forno adaptado na produção de CAs. Medidas eletromagnéticas dos precursores, com e sem agente ativante, dão suporte para o entendimento da influência do ácido na eficiência da conversão de precursores dielétricos em CAs. Os CAs obtidos foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia Raman, difração de raios X, análises termogravimétricas e de adsorção/dessorção de nitrogênio. Os resultados obtidos confirmam a conversão dos precursores em CAs e mostram que os processos influenciam as características dos mesmos. O estudo detalhado da obtenção de CAs a partir de LK, utilizando pirólises convencional e por micro-ondas, sob atmosferas oxidante e inerte, apoiado por planejamentos estatísticos de 24, confirma a influência dos diferentes parâmetros de processamento (proporção lignina:ácido, tempo, atmosfera, temperatura ou potência de micro-ondas) na área superficial dos CAs obtidos. Os resultados mostram que a proporção de ácido e a atmosfera são as variáveis com maior importância estatística na área superficial dos CAs, em ambos os processos. Testes de adsorção mostram que esta ocorre, preferencialmente, por fenômenos físicos, com os melhores resultados de adsorção para a amostra obtida por pirólise convencional, com área superficial de 1335 m²/g e adsorção para o AM e AMOX de 202,7 e 276,5 mg/g, respectivamente. A amostra obtida por micro-ondas apresenta área superficial de 1235 m²/g e adsorção de 179,1 mg/g para o AM e 217,5 mg/g para a AMOX. Este estudo mostra a viabilidade de produção de CAs a partir de biomassas por pirólises convencional e micro-ondas e que bons valores de adsorção são obtidos, agregando maior valor a biomassas e mostrando que o uso da pirólise por micro-ondas tem ganhos expressivos de tempo de processamento e custo de produção.