Produção e caracterização de carvão ativado a partir da borra de café solúvel

• Autor(a) principal: Boligon, Jacqueline
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1386
• topic: Borra de café; Carbono ativado; Carvão; Adsorção; Coffee grounds; Carbon, Activated; Coal; Adsorption

A borra é um resíduo do processamento de café solúvel e representa, em média, 48% da quantidade de café verde utilizado no processo. Os altos volumes deste resíduo refletem em problemas ambientais para as indústrias. Muitos estudos estão sendo realizados a fim de se obter um destino nobre para o mesmo, porém poucos são aplicados pelas indústrias. O objetivo deste trabalho foi produzir carvão ativado a partir da borra de café solúvel, testar diferentes agentes ativantes (KOH, K2CO3, mistura de FeCl3 e ZnCl2), avaliar a influência do tratamento térmico, realizar a caracterização dos carvões obtidos, além de realizar teste de adsorção utilizando azul de metileno e verificar o ajuste aos modelos de Langmuir e Freundlich. A borra de café foi submetida à análise termogravimétrica, determinação de umidade e cinzas. Para a caracterização dos carvões ativados realizou-se análise de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), adsorção de azul de metileno, índice de iodo, caracterização textural. Realizou-se ensaios de adsorção para o carvão de maior área superficial a fim de verificar o ajuste às isotermas de Langmuir e Freundlich. A borra apresentou umidade de 59,17% ± 0,20, 0,32% ± 0,05 de cinzas e estabilidade térmica após 550ºC (sob atmosfera inerte). A avaliação através de FTIR mostrou que após a ativação os carvões apresentaram sítios oxidados, pela observação dos sinais em 3400 cm-1 (estiramento OH) e 1050 a 1200 cm-1(estiramento C-O). Verificou-se que o carvão ativado com KOH apresentou também vibração em 1743 cm-1 propondo a formação de grupamentos éster. O carvão ativado com KOH apresentou melhor desempenho nos ensaios de adsorção de azul de metileno e índice de iodo, enquanto aquele ativado com mistura de FeCl3 e ZnCl2 teve menor desempenho. O carvão ativado com K2CO3 apresentou resultados similares ao carvão comercial. Após o tratamento térmico, observou-se aumento na adsorção de azul de metileno e índice de iodo; exceto para aquele ativado com K2CO3. O agente ativante influenciou mais a adsorção de azul de metileno e índice de iodo que o tratamento térmico. A ativação química promoveu alteração nas propriedades texturais dos carvões obtidos, sendo que a área superficial aumentou 3,16 a 30,23 vezes em função do agente ativante utilizado; observou-se também aumento no volume total de poros. O carvão ativado com KOH apesentou maior área superficial e volume total de poros, seguido por aquele ativado com K2CO3, enquanto aquele ativado com mistura de FeCl3 e ZnCl2 apresentou os menores valores. Todos os carvões, entretanto, apresentaram predominância de microproros, antes e após o tratamento térmico. O tratamento térmico gerou aumento no volume de mesoporos nos carvões ativados com KOH e K2CO3, 2,64 e 5,30 vezes, respectivamente. O carvão ativado com KOH e tratado termicamente apresentou melhor ajuste ao modelo de isoterma de Langmuir, sendo que a constante qm, que representa a capacidade máxima de adsorção foi de 833,33 mg g-1 .