Uso de polímeros molecularmente impressos (MIP) para recuperação seletiva de ácidos graxos voláteis (AGV) produzidos no tratamento anaeróbio.
Nenhuma Miniatura disponível
Data
2019
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Resumo
Os ácidos graxos voláteis (AGVs) produzidos durante o metabolismo anaeróbio
podem levar ao mal funcionamento de reatores acarretando em baixa produção de biogás e
menor remoção de demanda química de oxigênio (DQO). Por outro lado, alguns AGVs
possuem elevado valor de mercado e, ao serem removidos poderiam, além de beneficiar o
desempenho dos reatores anaeróbios, serem utilizados em diversas aplicações industriais. Pelo
exposto, esta pesquisa objetivou sintetizar e caracterizar adsorventes seletivos, os polímeros
molecularmente impressos (MIP), para serem aplicados como adsorventes de AGVs em
sistemas anaeróbios operados em batelada ou sob alimentação contínua. Foram sintetizados
diversos materiais e devido aos valores do parâmetros de eficiência de impressão (IF˃1,5)
foram selecionados 5 materiais (dos quais: dois foram sintetizados via bulk em diferentes
condições de síntese - MIP4 e MIP5 – e três foram sintetizados em síntese híbrida: um foi
sintetizado em superfície magnética – MMIP - e dois foram sintetizados na presença de sílica,
sendo um sem partículas magnéticas – HMIP – e um com partículas magnéticas - HMMIP.
Com tais materiais realizou-se estudos de cinética, de isoterma, equilíbrio termodinâmicos, de
seletividade, aplicabilidade e regeneração/reuso. Por fim, alguns materiais foram aplicados de
diferentes formas a fim de avaliar a eficiência dos polímeros para remover os AGVs gerados
em reatores anaeróbios. Os resultados evidenciam que o MMIP apresentou maior superfície
específica e que todos os materiais sintetizados são mesoporosos, com exceção do MIP4 e
HMIP. Os dados de cinética mostraram que os processos seguem o modelo de pseudo n
ordem e que as constantes cinéticas (kn) dos MIPs foram sempre superiores às dos respectivos
NIPs. O modelo de Sips foi o que melhor descreveu os dados e obteve valores de capacidade
máxima de adsorção (Qmax) de 209,72;156,09; 68,89; 61,08 e 33,76 mg.g-1
para MIP5, MIP4,
HMIP, HMMIP e MMIP, respectivamente à 25oC. Os dados termodinâmicos demonstraram
que todos os processos são espontâneos, endotérmicos e entropicamente dirigidos. Os dados
de seletividade apresentaram valores de coeficiente de seletividade relativa (k’) superiores a
unidade, logo são materiais seletivos à ácido isovalérico (template escolhido para gerar uma
cavidade seletiva não apenas a ele, mas aos principais AGVs) mesmo em meios com
moléculas estruturalmente parecidas. As análises de aplicação dos adsorventes em batelada
em efluente de reator anaeróbio apresentaram valores de Qe superiores para os polímeros
quando comparados aos valores dos materiais comerciados analisados (resina de troca iônica
e quitosana). Ao analisar a influência na produção de metano em reator anaeróbio na presença
de HMMIP, foi possível notar um acréscimo de 66% na produção desse biogás. Tal resultado
comprova que a remoção dos AGVs gerados e acumulados em reatores anaeróbios melhora a
remoção da DQO e contribui para aumento da geração de biogás. Ademais foram analisados
os tempos de sedimentabilidade convencional e imantada para o MMIP e HMMIP. O MMIP
demandaria menor tanque de decantação devido à maior velocidade de sedimentação
(~ 3 m.h-1
), no entanto ambos os materiais apresentaram boa sedimentação. O processo
imantado destaca-se por possibilitar a separação dos adsorventes magnéticos tanto da parte
líquida quanto do lodo gerado no fundo dos reatores. Os testes de coluna de adsorção foram
realizados em diversas concentrações e vazões para os polímeros híbridos e resina de troca
iônica. O processo mais eficiente, de acordo com eficiência total do processo de adsorção em
coluna (EPads), foi o HMMIP com valor de 74%. Por fim, concluiu-se que foram sintetizados
materiais com potencial para ampliar os estudos em larga escala, uma vez que os resultados
foram extremamente satisfatórios.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Ácidos graxos voláteis - AGV, Polímeros molecularmente impressos - MIP, Reator anaeróbio, Adsorção seletiva
Citação
TONUCCI, Marina Caldeira. Uso de polímeros molecularmente impressos (MIP) para recuperação seletiva de ácidos graxos voláteis (AGV) produzidos no tratamento anaeróbio. 2019. 200 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Núcleo de Pesquisas e Pós-Graduação em Recursos Hídricos, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.