Primeiramente avaliaram as influências do volume reacional, da massa de catalisador, das perdas por evaporação, do tempo necessário para atingir o equilíbrio de adsorção, além da possível existência de fotólise. A equipe observou a taxa da reação de degradação fotocatalítica do fenol e revelou que pode ser aproximada por uma cinética falsa na faixa de concentrações estudada. Posteriormente, construíram um reator do tipo labirinto, de vidro irradiado com 13 lâmpadas fluorescentes de luz negra (Ecolume, 10W) com borbulhamento de ar arrefecido por um ventilador e isolado em uma caixa de madeira. O catalisador foi impregnado em placas de vidro, as quais formaram o fundo do reator. Inicialmente, a cinética da degradação fotocatalítica do fenol foi estudada em um reator slurry, com volume de 1L, utilizando-se como catalisador TiO2 (P-25, Degussa). O reator conta com controle de temperatura, borbulhamento de ar e, como fonte de radiação, foi usada uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão PHILIPS de 125W, modelo HPL-N. O bulbo externo foi substituído por um bulbo de pirex. “O sistema de reação foi isolado em uma caixa de madeira visando a proteção do operador. Os ensaios para fazer determinar a distribuição do tempo de residência (DTR) foram realizados com Rodamina B como traçador, com concentrações definidas no espectrômetro”, esclareceram os pesquisadores. Em “Modelagem e quantificação de biomassa em um processo”, o Grupo de Integração, Modelagem, Simulação, Controle e Otimização da UFRGS estudou um processo de cultivo em estado sólido em biorreator de tambor agitado utilizando um resíduo industrial fibroso de soja (RIFS) como substrato para o crescimento da bactéria Bacillus circulans BL53. Foi realizada a estimação da biomassa no cultivo por meio da taxa de produção de CO2, analisado por cromatografia gasosa. A produção de CO2, por exemplo, não foi bem descrita pelo modelo. A inclusão de medições de consumo de oxigênio, uma estequiometria de reação definida e balanços de massa e energia podem trazer melhorias significativas às predições e à aplicabilidade do modelo. Melissa Rodrigues, Celso Moro e Marla Lansarin apresentaram o ensaio “Preparação e caracterização de fotocatalisadores”. Os catalisadores estudados foram o TiO2 (P-25 Degussa) isoladamente ou dopado com Nb2O5, na forma de suspensão e, para o método solgel o TiO2 obtido com o isopropóxido de titânio. Esses materiais foram impregnados em placas de vidro comum e de borossilicato e a atividade catalítica foi avaliada usando como reação teste a degradação fotocatalítica da Rodamina B, irradiada por lâmpada de UV de 28 W, em reator batelada. Para testar a desativação do catalisador, eles empregaram um reator de vidro em atividade contínua, também na decomposição da Rodamina B. Com isso foi possível testar a eficiência na degradação do composto teste, estabilidade do catalisador impregnado e sua provável vida útil. Num reator por batelada de vidro, com controle de temperatura e catalisador em suspensão, Silvio Taffarel, Marla Lansarin e Celso C. Moro acreditam que definiram as melhores condições para a degradação fotocatalítica de estireno em solução aquosa. Eles usam o polímero em solução aquosa com o produto TiO2 (P-25, Degussa) como catalisador. Como fonte de radiação foi usada uma lâmpada de luz UV de 28 W. A determinação das concentrações de estireno foi feita por cromatografia gasosa com detector de ionização de chama (FID). Preliminarmente foram realizados testes para se determinar o tempo de contato necessário para atingir o equilíbrio de adsorção. Além disso, visando separar a fotólise da fotocatálise, foram realizados experimentos nos quais a solução foi irradiada com e sem a presença de TiO2 e, também, com a presença de TiO2, mas sem irradiação. Na seqüência foram avaliadas as influências da concentração inicial de estireno, da concentração de catalisador, da adição de peróxido de hidrogênio e do pH inicial da solução. “Os resultados experimentais mostraram que o estireno pode ser degradado por fotocatálise e que com 90 minutos de irradiação, na presença de TiO2, a degradação fotocatalítica é de 93,8%, sendo atingido o limite de detecção em 180 min. Constatou-se que a taxa de degradação do estireno pode ser aproximada por uma cinética de pseudo primeira ordem para concentrações iniciais de estireno entre 15,27 e 57,25 pp”, assinalou Taffarel. Além disso, os pesquisadores observaram a adição de H2O2 como agente acelerador da reação de degradação até que se alcance uma determinada concentração do peróxido na mistura reacional, definida como ideal. “Concentrações maiores prejudicam a reação”, definiu o grupo de estudo do estireno. Como obter hidrogênio por descarbonização de metano sobre catalisador CuNiAl. Taís Espíndola Machado, Marla Lansarin e Oscar William Perez-Lopez têm uma idéia sobre o assunto. Definem: “O hidrogênio é considerado a fonte de energia ideal, pois sua combustão não gera contaminantes, apenas água. Dentre os processos disponíveis para a produção de hidrogênio, destaca-se a decomposição catalítica do metano, pois, ao contrário do que ocorre na reforma a vapor e na oxidação parcial, nesta rota não há produção de CO.” Nos ensaios produzidos eles determinaram a taxa da reação de decomposição catalítica do metano sobre catalisador CuNiAl para obtenção de hidrogênio puro. Segundo os estudos demonstrados, o catalisador, preparado por co-precipitação, foi separado em quatro faixas de granulometria como forma de revelar a sua importância na difusão interna de partícula na velocidade da reação. “Em uma termobalança, cada amostra foi calcinada a 600°C, utilizando-se ar sintético. Após, foi realizada a ativação com uma mistura H2/N2. Na seqüência, foi feita a descarbonização com uma mistura CH4/N2 a 600°C durante duas horas. Os resultados obtidos mostram que, nas condições estudadas, os efeitos difusivos não influenciam significativamente a velocidade da reação, tendo ficado estabelecida a granulometria adequada aos objetivos deste trabalho”, exemplifica Lansarin. Em seguida, a reação foi realizada em uma termobalança em diferentes temperaturas e concentrações de metano, o que permitiu determinar sua taxa. A pesquisa demonstrou que durante a reação o carbono apareceu na forma de nanotubos. Joana Baleeiro Passos e equipe produziram o trabalho “Processos de separação com membranas (PSM), tratamento de efluentes, sistemas anaeróbios, proteína isolada de soja”. Elas mostraram que o efluente gerado por uma planta de proteína isolada de soja gera uma carga orgânica extremamente elevada e composta de proteínas e carboidratos solúveis em meio aquoso na proporção de até 16 mil miligramas de DQO líquido-1. Conforme a análise, esse tipo de atividade industrial “exige um sistema de tratamento bastante qualificado”. No sistema primário, o efluente passou por dois reatores anaeróbios acidogênicos para insolubilização das proteínas presentes, um reator tubular para a precipitação das partículas anteriormente insolubilizadas e um sedimentador circular, para a sedimentação das partículas precipitadas. “A digestão anaeróbia é um processo altamente complexo tanto do ponto de vista bioquímico como do microbiológico; uma de suas desvantagens é a fragilidade às mudanças ocorridas no sistema. O controle de alguns parâmetros – tais como temperatura, pH, alcalinidade, teor de sólidos (SST/SSV) e carga orgânica (DQO/DBO) – se torna fundamental para o bom andamento do processo”, pontificam as pesquisadoras. As análises de SST/SSV, DQO e do teor protéico foram realizadas antes e após o experimento, com o efluente bruto, com o efluente após a passagem pelo reator acidogênico de bancada e com o clarificado. Durante o experimento, foram monitorados o volume de gás gerado, pH e teores de ácidos orgânicos voláteis e a alcalinidade do sistema. Os resultados obtidos foram comparados com os dados da planta industrial. Resultados muito próximos aos obtidos industrialmente foram conseguidos com um tempo de residência de aproximadamente 6 horas: redução do pH de 4,5 para 3,7 durante a fase anaeróbia acidogênica, indicando a hidrólise das proteínas; remoção de aproximadamente 20% da DQO no sistema primário; redução em torno de 15% do teor protéico. O conjunto das apresentações do Oktober Fórum pode ser visualizado em www.enq.ufrgs.br/dequi/pos/main/OktoberForum.html. As apresentações em vídeo estão no link http://breeze.ufrgs.br/p94179841. Há estudos interessantes já veiculados por Química e Derivados sobre o impacto ambiental dos efluentes químicos derivados das operações de curtume (QD 446-Atualidades) e a experiência bem-sucedida na construção de um sistema que transforma aparas de couro em fonte de energia (QD 434-Atualidades), usando um sistema de incineração monitorado por sensores e uma turbina para geração de energia por calor. Fernando c. de Castro
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