Produção de carvão ativado a partir de bagaço de malte com ativação química utilizando diferentes agentes ativante

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i11.33766

Palavras-chave:

Carbonização hidrotérmica; Adsorção; Carvão ativado; Resíduos; Corantes.

Resumo

O Brasil é o terceiro maior produtor de cerveja no mundo, alcançando aproximadamente 14 bilhões de litros por ano. Se por um lado a expansão do setor cervejeiro no país produz um incremento significativo no PIB brasileiro, também ocasiona impactos ambientais inerentes ao processo, visto que são produzidos diferentes resíduos durante a produção e o principal deles é o bagaço do malte. Esse trabalho teve como objetivo em investigar o aproveitamento do bagaço de malte por meio da produção de carvão via síntese hidrotérmica com posterior ativação química por pirólise. Primeiramente, avaliou-se os parâmetros tempo (4, 14 e 24h) e temperatura (150, 175, 225 e 250 ºC) da carbonização hidrotérmica, tendo como resposta a eficiência de remoção do corante azul de metileno em solução aquosa. Posteriormente, utilizou-se três agentes ativantes (KOH, H3PO4 e ZnCl2) em duas proporções mássicas (1:1 e 2:1) para produção dos carvões ativados. As diferentes condições foram avaliadas em termos de área superficial (SBET) e eficiência de adsorção. A ativação química foi capaz de aumentar a área superficial dos carvões em aproximadamente 200 vezes. O carvão ativado com KOH apresentou melhor desempenho na remoção do corante, alcançando uma eficiência de 95,39% nas condições submetidas. O aumento na proporção do agente ativante levou a maiores eficiências na adsorção, visto que aumentou a área superficial dos carvões ativados. Todos os carvões apresentaram predominância de mesoporos, confirmada pelas isotermas de adsorção e dessorção de N2 e pela distribuição de tamanho dos poros.

Referências

Andrade, R. C., Almeida, C. F., Suegama, P. H., Arruda, E. J., Arroyo, P. A., & Carvalho, C. T. (2015). Buriti palm stem as a potential renewable source for activated carbon production. Environmental Technology & Innovation, 3, 28-34. https://doi.org/10.1016/j.eti.2015.02.002

Associação Brasileira da Indústria da Cerveja- CERVBRASIL. (2020). Disponível em: http://www.cervbrasil.org.br/novo_site/mercado-cervejeiro/. Acesso em: 11/01/2022

Bhatnagar A, Hogland W, Marques M, & Sillanpää M (2013) An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications. Chemical Engineering Journal, 219: 499-511. https://doi: 10.1016/j.cej.2012.12.038.

Franciski, M. A., Peres, E. C., Godinho, M., Perondi, D., Foletto, E. L., Collazzo, G. C., & Dotto, G. L. (2018). Development of CO2 activated biochar from solid wastes of a beer industry and its application for methylene blue adsorption. Waste Management, 78, 630-638. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.06.040

Jackowski, M., Lech, M., Veetil, V. K., Arora, A., Seruga, P., Krochmalny, K., & Baranowski, M. (2020). HTC of wet residues of the brewing process: Comprehensive characterization of produced beer, spent grain and valorized residues. Energies, 13 (8). https://doi.org/10.3390/en13082058

Juchen, P. T., Piffer, H. H., Veit, M. T., Gonçalves, G. C., Palácio, S. M., & Zanette, J. C. (2018). Biosorption of reactive blue BF-5G dye by malt bagasse: kinetic and equilibrium studies. Journal of Environmental Chemical Engineering, 6 (6), 7111-7118. https://doi.org/10.1016/j.jece.2018.11.009

Lee, J., Kim, K-H., & Kwon, E. E. (2017). Biochar as a Catalyst. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 77, 70-79. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.002

Lopes, G. K. P., Zanella, H. G., Spessato, L., Ronix, A., Viero, P., Fonseca, J. M., Yokoyama, J. T. C., Cazetta, A. L., & Almeida, V. C. (2021). Steam-activated carbon from malt bagasse: Optimization of preparation conditions and adsorption studies of sunset yellow food dye. Arabian Journal of Chemistry, 14 (3), 103001. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2021.103001

Lopes, R. P., & Astruc, D. (2020). Biochar as a support for nanocatalysts and other reagents: Recent advances and applications. Coordination Chemistry Reviews, 426, 213585. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213585

Machado, L. M. M., Lütke, S. F., Perondi, D., Godinho, M., Oliveira, M. L. S., Collazzo, G. C., & Dotto, G. L. (2020). Treatment of effluents containing 2-chlorophenol by adsorption onto chemically and physically activated biochars. Journal of Environmental Chemical Engineering, 8 (6). https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104473

Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento – MAPA. (2022). ANUÁRIO DA CERVEJA 2020. https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/noticias/com-crescimento-de-14-4-em-2020-numero-de-cervejarias-registradas-no-brasil-passa-de-1-3-mil/anuariocerveja2.pdf.

Morais, R. M., Santana, G. M., Lelis, R. C. C., Paes, J. B., Schueler, M. V. E., & Morbeck, F. L. (2019). Produção e desempenho de carvão ativado fisicamente a partir de Bambusa vulgaris. Brazilian Journal of Forestry Research, 39 (1). https://doi.org/10.4336/2019.pfb.39e201801668

Nasrullah, A., Saad, B., Bhat, A. H., Khan, A. S., Danish, M., Isa, M. H., &Naeem, A. (2019). Mangosteen peel waste as a sustainable precursor for high surface area mesoporous activated carbon: Characterization and application for methylene blue removal. Journal of Cleaner Production, 211, 1190-1200. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.11.094

Oliveira, G. F., Andrade, R. C., Trindade, M. A. G., Andrade, H. M. C., & Carvalho, C. T. (2017). Thermogravimetric and spectroscopic study (TG–DTA/FT–IR) of activated carbon from the renewable biomass source babassu. Química Nova, 40 (3). https://doi.org/10.21577/0100-4042.20160191

Pego, M. F. F., Bianchi, M. L., Carvalho, J. A., & Veiga, T. R. L. A. (2019). Surface modification of activated carbon by corona treatment. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 91(1). 10.1590/0001-3765201920170947

Reinehr, R. C. R., Giordanni, P. R., Alves, A. A. de A., Klen, M. R. F., & Tones, A. R. M. (2019). Application of the statistical experimental design to optimize the electrocoagulation technology in the treatment of cosmetic industry wastewater. Journal Desalination and Water Treatment, 138, 27-35. 10.5004/dwt.2019.23282

Rocha, D. N., Barbosa, E. G., Renato, N. S., Varejão, E. V. V., Silva, U. P., Araujo, M. E. V., & Martins, M, A. (2020). Improving biofuel production by thermochemical conversion of defatted Scenedesmus obliquus biomass. Journal of Cleaner Production, 275, 124090. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124090

Rodríguez-Reinoso, F.; & Molina-Sabio, M. (2004). El carbón activado como adsorbente en descontaminacion ambiental. Adsorbentes en la solución de algunos problemas ambientales. Madrid: Ediciones, p. 37–52.

Teixeira, V. G., Coutinho, F. M. B., & Gomes, A. S. (2001). Principais métodos de caracterização da porosidade de resinas à base de divinilbenzeno. Química Nova, 24 (6). https://doi.org/10.1590/S0100-40422001000600019

Wong S, Ngadi N, Inuwa I M, & Hassan O. (2018) Recent advances in applications of activated carbon from biowaste for wastewater treatment: A short review. Journal of Cleaner Production, 175: 361-375. https://doi: 10.1016/j.jclepro.2017.12.059

Downloads

Publicado

24/08/2022

Como Citar

BARBOSA, M. C. .; ARAÚJO, F. P. da S. .; ALVES, A. P. S. .; MENDES, A. L. G. .; SOUSA, R. de C. S. .; FARIA, W. L. da S. .; ZUNIGA, A. D. G. . Produção de carvão ativado a partir de bagaço de malte com ativação química utilizando diferentes agentes ativante. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 11, p. e324111133766, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i11.33766. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/33766. Acesso em: 8 jan. 2025.

Edição

v. 11 n. 11

Seção

Ciências Agrárias e Biológicas

Licença

Copyright (c) 2022 Mariana Carvalho Barbosa; Fernanda Pereira da Silva Araújo; Angélica Priscila Santos Alves; Ana Luisa Gonçalves Mendes; Rita de Cássia Superbi Sousa; Wagner Luís da Silva Faria; Abraham Damian Giraldo Zuniga

Creative Commons License
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.

2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.

3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.