CARACTERIZAÇÃO FÍSICA, QUÍMICA E TÉRMICA DE pdf.· 1 Universidade Federal do Pampa, Campus Bagé

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  • CARACTERIZAO FSICA, QUMICA E TRMICA DE ENDOCARPOS DE BUTIS

    V. ROSSETO1, R. ZOTTIS1, M. M. MORAIS1 e A. R. F. de ALMEIDA1

    1 Universidade Federal do Pampa, Campus Bag E-mail para contato: marcilio.morais@unipampa.edu.br

    RESUMO Atualmente tem sido avaliada a utilizao de uma srie de resduos agroindustriais para a produo de carvo ativado, devido sua grande disponibilidade, baixo custo e por serem materiais renovveis. Assim, o objetivo do presente trabalho foi realizar a caracterizao morfolgica, fsica, qumica e trmica de endocarpos modos de frutos de butis (Butia quaraimana), com vistas produo de carvo ativado. Atravs da anlise qumica, estimou-se 5,710,02% de umidade e teor de cinzas de 0,650,03%. Verificou-se na anlise fsica que a massa especfica real e aparente foi de 1,4610,001 g/cm3 e 0,7380,017 g/cm3, respectivamente. A porosidade do leito de partculas foi de 0,495 e o dimetro mdio de Sauter foi de 0,590,04 mm. A distribuio granulomtrica indicou que aproximadamente 90% das partculas apresentaram de 0,5 a 1,5 mm. Na anlise termogravimtrica, avaliou-se a pirlise e a combusto de amostras de 0,945 e 0,113 mm. As curvas de perda de massa apresentaram tendncias semelhantes em ambos os processos e para as duas granulometrias de partculas. Observou-se que a perda de massa foi mais pronunciada nas partculas de menor dimetro, em especial na pirlise, devido a menor resistncia a transferncia de massa em tais partculas. Destaca-se as partculas de 0,945 mm que foram mais estveis termicamente na pirlise. A caracterizao fsica, qumica, trmica indicou que o endocarpo de buti um bom precursor do carvo ativado.

    1. INTRODUO

    Em funo da crescente preocupao ambiental, atualmente tem se observado um aumento do nmero de estudos que avaliam a utilizao de produtos que possibilitam a remediao de danos ambientais. Dentre os materiais, destaca-se o carvo ativado, produto largamente utilizado no tratamento de gua e efluentes e na purificao do ar e gases (Albuquerque Jr. et al., 2008; Bhatnagar e Sillanp, 2010; Claudino, 2003). O carvo ativo pode ser produzido a partir de qualquer material carbonceo, natural ou sinttico (Cambuim, 2009; Rocha et al., 2006), sendo considerado um adsorvente universal por possuir alto grau de porosidade e elevada rea superficial interna (Bhatnagar e Sillanp, 2010).

    Para a produo de carvo ativado tem sido avaliada uma srie de resduos agroindustriais, em funo da sua grande disponibilidade, baixo custo e por serem materiais renovveis (Bhatnagar e Sillanp, 2010). Dentre os resduos lenhosos esto os caroos (endocarpos lenhosos) de diversos frutos, como amndoa; avel; azeitona, coco da baa; damasco; macadmia; noz; pssego, entre outros (Albuquerque Jr. et al., 2008; Aygn et al., 2003; Cambuim, 2009; Diniz et al., 2004; El-Sheikh et al., 2004; Maroto-Valer et al., 2004; Rocha et al,. 2006). Materiais ligninocelulsicos so muito porosos e tem elevada rea superficial que permite o contato de solues aquosas com

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  • os componentes das paredes celulares; alm disso, a rigidez da lignina evita que as partculas de carvo ativado rompam-se (Cambuim, 2009; Pehlivan et al., 2009).

    Butis so frutos de uma palmeira conhecida como butiazeiro, com ocorrncia natural no Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai (Deble et al., 2011). No Brasil, atualmente h 17 espcies catalogadas, distribudas principalmente nos Biomas Cerrado, Mata Atlntica e Pampa, sendo que a produo de butis ocorre de forma extrativista (Deble et al., 2011; Faria et al., 2008a). A polpa (epicarpo e mesocarpo) do buti consumida in natura e utilizada na produo de bebidas e doces, sendo rica em vitaminas e sais minerais (Faria et al., 2008a; Sganzerla, 2010). Apresentam de 1-3 sementes, que tambm so comestveis, com alto teor de fibras, fenis e lipdios, em especial cidos graxos saturados (Faria et al., 2008b; Sganzerla, 2010). O endocarpo, caroo que envolve as sementes, lenhoso, sendo descartado durante a produo artesanal e agroindustrial de produtos base de buti.

    A espcie Butia quaraimana Deble & Marchiori endmica do Palmar do Coatepe, regio rural localizada em Quara/RS (Deble et al., 2012). Em uma rea de aproximadamente 42 km2, h a ocorrncia natural de milhares de butiazeiros e so desenvolvidas atividades extrativistas dos frutos e folhas de tal espcie pelos moradores da regio (Deble et al.; 2012; Rosseto et al., no prelo). A produtividade mdia dos butiazeiros da espcie B. quaraimana de 5,08 kg de butis por butiazeiro e 13,70% do peso do fruto corresponde ao peso do endocarpo (Rosseto et al., no prelo). Com a finalidade de se avaliar o potencial para a produo de carvo ativado utilizando um resduo agrcola, o objetivo do trabalho foi realizar a caracterizao morfolgica, fsica, qumica e trmica de endocarpos de B. quaraimana.

    2. MATERIAL E MTODOS

    2.1. Matria-prima

    No presente trabalho foram utilizados butis de B. quaraimana. Coletou-se um cacho de cada butiazeiro (30 no total). Os frutos foram debulhados, lavados e despolpados manualmente. Aps, os pirnios (endocarpo e sementes) foram lavados, secos em temperatura ambiente, armazenados em sacos plsticos e refrigerados em freezer (-18C) at a utilizao. Para a separao dos endocarpos e sementes foram utilizadas morsas.

    Para todas as anlises, com exceo da caracterizao morfolgica, foram utilizados endocarpos modos. Como o material lenhoso, portanto, de difcil moagem, os endocarpos foram previamente quebrados em prensa hidrulica (presso de cerca de 20 toneladas por aproximadamente 10 segundos) at que o dimetro fosse menor do que 8,0 mm, tamanho mximo de partcula que poderia ser colocado em um moinho de facas. Para a reduo de tamanho das partculas previamente quebradas, o endocarpo foi modo em um moinho de facas durante 15 segundos sem peneira e modo novamente por 1 minuto com peneira de 30 mesh.

    2.2. Procedimento experimental

    Foi realizada a caracterizao morfolgica dos endocarpos de butis no modos e modos, utilizando-se estereomicroscpio (Motic, K500).

    Para a caracterizao qumica dos endocarpos modos, foi avaliado o teor de umidade e de

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  • cinzas em triplicada pelo mtodo da AOAC (1997). O teor de umidade foi analisado em estufa de secagem a 105C durante 24C. J o teor de cinzas foi avaliado em forno mufla a 550C.

    A caracterizao fsica abrangeu a determinao dos seguintes parmetros: massa especfica real, massa especfica aparente, porosidade do leito de partculas, distribuio granulomtrica e dimetro mdio de Sauter. A massa especfica real (real) foi avaliada atravs de picnometria gasosa, utilizando o picnmetro a gs hlio (Quantachrome Instruments, UPY-30F). A massa especfica aparente (ap) foi determinada atravs de ensaio de proveta. A porosidade do leito de partculas () foi obtida por meio da relao entre real e ap.

    Para a obteno da distribuio granulomtrica das partculas, foram realizados ensaios de peneiramento em duplicata, utilizando-se um jogo de peneiras de 3,360 a 0,038 mm, (com um fundo cego para coletar os finos), acoplado em um agitador (Bertel), durante 15 minutos a um nvel de agitao 10. A partir desses dados foi determinado o dimetro mdio de Sauter (DS).

    Aps a classificao granulomtrica foram selecionadas partculas de tamanhos diferentes (0,945 e 0,113 mm), com o objetivo de se avaliar possveis diferenas dos materiais em relao s caractersticas morfolgicas, fsicas e trmicas.

    A caracterizao trmica foi realizada por anlise termogravimtrica (TGA) tanto em atmosfera inerte com nitrognio gasoso (10 mL/min), quanto em atmosfera oxidante em contato direto com o ar ambiente (fluxo natural). Utilizou-se o equipamento TGA 50, marca Shimadzu, a 10C/min, com duas rampas de aquecimento (at 110C por 15 min e at 900C por 15 min). Foi utilizada aproximadamente 13 mg de material em cada anlise.

    3. RESULTADOS E DISCUSSO

    A morfologia de endocarpos de butis no modos apresentada na Figura 1. Observou-se que tal biomassa apresenta uma estrutura heterognea, sendo que a poro mais rgida do material (colorao marrom-escuro) entremeada por fibras (colorao mais clara). Alm disso, h uma camada na poro mais interna do endocarpo tambm com colorao mais clara de aspecto fibroso. Os endocarpos de B. quaraimana apresentam em mdia dimetro longitudinal de 21,032,45 mm e dimetro equatorial de 11,691,43 mm (Rosseto et al., no prelo).

    Figura 1 Imagens de endocarpos de butis com lculos para uma e duas sementes. 6,4 x.

    Os resultados da caracterizao qumica, assim como a comparao com dados da literatura, so apresentados na Tabela 1. Verificou-se que os endocarpos de butis apresentaram baixo teor

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  • de umidade e cinzas, semelhante ao apresentado por endocarpos lenhosos de outras espcies. Moreno-Castilla, 2004 afirma que as cinzas podem prejudicar o processo de adsoro, pois podem bloquear a porosidade da matriz carbnica, adsorvendo preferencialmente gua, em funo de sua natureza hidroflica. Alm disso, em geral, o carvo ativado composto de 72 a 90% de carbono (Haimour e Emeish, 2006). O baixo teor de cinzas, assim como a elevada concentrao de carbono encontrado no endocarpo de buti, mesmo sem ativao, indicam que o material possui potencial para produo de carvo ativado.

    Tabela 1 Caracterizao qumica de endocarpos de butis e compilao de dados da literatura para endocarpos de frutos de outras espcies

    Material Umidade (%) Cinzas (%) Buti (Autores, 2014) 5,710,02 0,650,03

    Amndoa (Aygn et al., 2003; Pehlivan et al., 2009) 8,7 0,31-0,76 Avel (Aygn et al., 2003; Pehlivan et al., 2009) 7,7 0,49-1,46

    Azeitona (El-Sheikh et al., 2004) - 0,68 Damasco (Aygn et al., 2003) 8,1 0,78

    Macadmia (Rocha et al., 2006) 10,20 0,50 Noz (Aygn et al., 20