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quinta-feira, 4 de agosto de 2016

Pesquisadores criam reator redox para purificação de água

Pesquisadores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP), integrantes do Centro de Pesquisa em Processos Redox em Biomedicina (Redoxoma), um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) da FAPESP, desenvolveram um reator para tratamento de efluentes industriais, que, com a utilização de processos oxidativos avançados (POA), purifica e recicla a água pela mineralização dos contaminantes, de acordo com a Assessoria de Comunicação do Redoxoma.


O reator, que já está em uso em uma empresa petroquímica de rerrefino de óleos lubrificantes, e o processo de purificação foram patenteados por meio da Agência USP de Inovação.

“Atualmente, o desenvolvimento de métodos de reciclagem de água é uma preocupação no mundo inteiro”, afirmou a pesquisadora Ana Maria da Costa Ferreira, líder do projeto, ressaltando a importância do uso de processos de “Química Verde”, no caso, com base na degradação oxidativa de poluentes.

A ponte entre a universidade e a indústria foi feita pelo químico Saulo Afonso de Almeida Filho, que, em 2015, defendeu doutorado no IQ-USP com a tese “Processos oxidativos com hidroperóxidos, persulfatos ou perácidos, catalisados por espécies de cobre e de ferro com potencial aplicação em química ambiental”, apoiado pela FAPESP, sob orientação de Costa Ferreira e co-orientação da professora Vera Constantino. Saulo atualmente é consultor da Lubrasil Lubrificantes e planejou o reator com base nos estudos realizados durante o doutorado.

Para desenvolver o reator, os pesquisadores associaram três processos oxidativos avançados (POAs): reagente de Fenton, uma solução de peróxido de hidrogênio com catalisador de ferro; processo foto-Fenton, baseado na ação da luz ultravioleta sobre o peróxido de hidrogênio; e reação de ozonização, realizados concomitantemente.

Processos oxidativos avançados são baseados na geração de radicais fortemente oxidativos, principalmente radicais hidroxil (HO•), capazes de destruir inúmeros compostos e mineralizar os contaminantes. Esses processos apresentam constantes de velocidade elevadas e podem degradar várias classes de poluentes. Podem ser de dois tipos: os que utilizam peróxido de hidrogênio, ozônio e/ou luz ultravioleta, envolvendo reações homogêneas, e os que utilizam óxidos metálicos ou polioxidometalatos fotoativos, envolvendo reações heterogêneas.

Atualmente, diversas tecnologias são utilizadas no tratamento de efluentes industriais e, na literatura, encontram-se inúmeras pesquisas sobre a utilização desses processos para recuperação e reciclo de águas. O que faz a diferença no trabalho desenvolvido pelo grupo é o uso de três processos associados.

O reator foi projetado para a purificação de efluentes complexos, como os da indústria petroquímica, que consistem principalmente em água saturada com hidrocarbonetos aromáticos, como benzeno, tolueno e xilenos (BTXs), e óleo emulsificado. O caminho para se obter água purificada a partir desses efluentes passa por um pré-tratamento para separação da fase orgânica (óleo), seguido de várias filtragens, para então circular o filtrado pelo reator, onde é tratado com peróxido de hidrogênio, ozônio e luz ultravioleta na presença do catalisador.

Depois desse tratamento, as águas residuárias contêm apenas compostos inorgânicos, que são retirados por osmose reversa, e podem ser reutilizadas pela empresa ou mesmo descartadas nos rios, pois estão de acordo com os padrões estabelecidos pela Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb).

Segundo a pesquisadora, uma das vantagens desse processo é a possibilidade de usar a osmose reversa em efluentes que não se enquadravam nas condições mínimas para isso antes do tratamento oxidativo. Além disso, os oxidantes utilizados (ozônio e peróxido de hidrogênio) levam apenas oxigênio e água, produtos não tóxicos. Outra vantagem do processo é a diminuição do custo fixo da empresa, isto é, do custo operacional para descarte dos efluentes.

Dos estudos realizados no laboratório à construção do reator, os pesquisadores enfrentaram vários desafios. Costa Ferreira explica que uma das limitações do uso do reagente de Fenton é a instabilidade dos íons de ferro(II), que se oxidam a ferro(III) em meio de pH maior que 3, precipitando na forma do insolúvel hidróxido férrico. “O desafio é manter o ferro em solução, ou seja, temos que usar íons de ferro coordenados a ligantes apropriados, que mantenham esses íons solúveis, para garantir um processo eficiente de degradação dos poluentes orgânicos. O reator opera mesmo em pH 8 sem que o catalisador precipite”, afirmou. Essa é outra vantagem em relação a processos similares. Os catalisadores utilizados, além de aumentar a eficiência do processo, permitem o envio direto do efluente tratado no reator catalítico para osmose reversa, possibilitando a reutilização integral da água resultante.

O depósito de patente sob o título “Processos de pré-tratamento de efluentes, reator de catálise homogênea, reator de catálise heterogênea e sistema compreendendo os mesmos reatores” foi protocolado junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI/SP) com o nº BR102016014409-4, em 17/06/2016. 

Fonte: Fapesp

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