Produção de adsorvente carbonoso preparado a partir da ativação química e física de resíduos de casca de banana

Abstract

Anualmente, no Brasil, são geradas cerca de 87,6 mil toneladas de resíduo de casca de banana, por isso a necessidade de pesquisar métodos economicamente viáveis e sustentáveis para utilizar este subproduto. A casca de banana é uma biomassa residual, considerada muitas vezes um poluente e, apresenta grande potencial para adsorção de substâncias catiônicas, devido a presença de substâncias como ácido péctico, ácidos orgânicos, lignina e proteínas. Usando-se a casca de banana como adsorvente dois problemas são solucionados, a biomassa residual pode ser retirada do local onde é depositada e os efluentes podem ser tratados por este material. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de adsorção da casca de banana por meio de pirólise, carbonização e ativação. A pirólise e carbonização ocorreram em temperatura de 500 ºC e tempo de 120 min e 15 min, respectivamente, a ativação foi realizada utilizado Al2(SO4)3 e K2CO3. As amostras foram caracterizadas por Análise Termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), área superficial e volume de poros (BET), Ponto de Carga Zero (PCZ), determinação de grupos funcionais por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Potencial Zeta e análises gravimétricas físico-químicas. As amostras foram também submetidas à ensaios de adsorção com corante Azul Metileno. Os resultados indicaram que o processo de ativação é fundamental para aumentar a eficiência de adsorção. O adsorvente que apresentou maior capacidade de adsorção de corante, PAl (Pirolisado e ativado com Al2(SO4)3), possui estrutura porosa, alcançando 320,08 m².g-1 de área superficial e características básicas, com PCZ=7,25. Os ensaios de cinéticas indicaram que a maior parte do corante é adsorvida nos primeiros 400 min de adsorção. O ajuste aos modelos cinéticos indica que a etapa limitante do processo para o adsorvente PAl, é a adsorção na superfície. O ajuste aos modelos de equilíbrio de Langmuir indica a formação de monocamada. A adsorção é do tipo física e exotérmica. O adsorvente preparado representa uma boa alternativa de reutilização do resíduo, apresentando capacidade de adsorção máxima de 56,82 mg.g-1, sendo este valor apenas 16 % inferior ao valor encontrado para o adsorvente Comercial, que foi de 68,02 mg.g- 1 Tendo em vista que os resultados de adsorção foram obtidos em pH alcalino, mesmo pH dos efluentes da indústria têxtil, evitando gastos excessivos com regente para correção de pH.

Abstract : Annually, in Brazil, about 87,6 thousand tons of banana peel residues are generated, therefore, the need to research economically viable and sustainable methods to use this by-product. The banana peel is a residual biomass, often considered a pollutant and presents great potential for adsorption of cationic substances due to the presence of substances such as pectic acid, small organic acids, lignin and proteins. Using the banana peel as an adsorbent two problems are solved, the residual biomass can be removed from the place where it is deposited and the effluents can be treated by this material. The objective of this work is to evaluate the adsorption potential of the banana peel through pyrolysis, carbonization and activation. Pyrolysis and carbonization occurred at a temperature of 500ºC and time of 120 min and 15 min, respectively, activation was performed using Al2 (SO4) 3 and K2CO3. The samples were characterized by thermogravimetric analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), surface area and pore volume (BET), Zero Points of Charge (ZPC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) Zeta power and physical-chemical gravimetric analyzes. The samples were also submitted to adsorption tests with Methylene Blue dye. The results indicated that the activation process is fundamental to increase adsorption efficiency. The adsorbent with better performance, PAl (pyrolyzed and activated with Al2 (SO4) 3), presented porous structure, reaching 320,08 m².g-1 of surface area and basic characteristics, with ZPC = 7,25. Kinetic tests indicated that most of the dye is adsorbed in the first 400 min of adsorption. The adjustment to the kinetic models indicates that the process limiting step for the adsorbent PA1 is surface adsorption. Adjustment to the Langmuir equilibrium models indicates monolayer formation. The adsorption is of the physical and exothermic type. The adsorbent prepared represents a good alternative of reuse of the residue, presenting a maximum adsorption capacity of 56,82 mg.g-1, this value being only 16 % lower than the value found for the Commercial adsorbent, which was 68,02 mg.g- 1.Given that the adsorption results are obtained in alkaline pH, even pH of the textile industry effluents, avoiding excessive costs with regent for pH correction.