UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIRIDODEPARTAMENTO DE CINCIAS AMBIENTAIS E TECNOLGICASENGENHARIA DE ENERGIA

ARTHUR MILY GOMES FERNANDES VIEIRA

PALESTRA I PROCESSOS OXIDATIVOS AVANADOS: ESTUDOS CIENTFICOS E POSSIBILIDADE DE APLICAO NO TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDSTRIA DO PETRLEO

Mossor/RN2015ARTHUR MILY GOMES FERNANDES VIEIRA

PALESTRA I PROCESSOS OXIDATIVOS AVANADOS: ESTUDOS CIENTFICOS E POSSIBILIDADE DE APLICAO NO TRATAMENTO DE EFLUENTES DA INDSTRIA DO PETRLEO

Atividade avaliativa da disciplina de Tpicos Especiais em Engenharia de Petrleo, referente ao semestre letivo 2015.1.

Mossor/RN2015

INTRODUO

A poluio do meio ambiente por efluentes industriais tem aumentado gradativamente nas ltimas dcadas, tornandose um grave problema social e ambiental. Os resduos produzidos em geral, frequentemente contm poluentes txicos e resistentes aos sistemas convencionais de tratamento (coagulao/floculao; adsoro com carvo ativado; precipitao; degradao biolgica, dentre outros).Os principais tratamentos fsicos so caracterizados por processos de: Separao de fases: Sedimentao, decantao, filtrao, centrifugao e flotao; Transio de fases: Destilao, evaporao e cristalizao; Transferncia de fases: Adsoro, extrao por solventes; Separao molecular: Ultrafitrao, osmose reversa, dilise. De maneira geral, os procedimentos citados permitem uma depurao dos efluentes, entretanto, as substncias contaminantes no so degradadas ou eliminadas, mas apenas transferidas para uma nova fase. Nestas novas fases, embora o volume seja significativamente reduzido, continua persistindo o problema, pois os poluentes encontramse concentrados, sem serem efetivamente degradados. Ocorrem tambm problemas associados perda de atividade dos adsorventes o que torna os procedimentos pouco viveis economicamente. Na indstria petroqumica h um grande interesse no desenvolvimento de tecnologias para o gerenciamento de efluentes atravs da otimizao do uso da gua e introduo do reuso em suas unidades de produo. Nos ltimos anos vem destacando-se uma classe especial de tcnicas de oxidao definidas como processos oxidativos avanados como uma alternativa para remoo de substncias txicas para tratamento de gua.

TRATAMENTO DE EFLUENTES DO PETRLEO

A utilizao dos mtodos fsicos como etapas de prtratamento ou polimento do processo final possuem extrema importncia em um tratamento efetivo. Entretanto, as substncias contaminantes no so degradadas, o que necessariamente implica a gerao de fases slidas (lodos) altamente contaminados. Uma outra forma de remediao de guas residurias o tratamento bioqumico atravs de wetlands que utiliza plantas aquticas (flutuantes e emergentes) solos, e a associao de microganismos para remoo de contaminantes de diversos tipos de guas residurias. O tratamento biolgico mais utilizado atravs de lagoas de estabilizao que se caracteriza pela simplicidade, eficincia e baixo custo, onde a estabilizao da matria orgnica realizada pela oxidao bacteriolgica (oxidao aerbia ou fermentao anaerbia) e reduo fotossinttica das algas. Alm disso, so sistemas indicados para as condies brasileiras devido aos seguintes aspectos: clima favorvel (temperatura e insolao elevadas), operao simples, necessidade de pouco ou nenhum equipamento. Em tratamento biolgico por lagoas aeradas, os efluentes so submetidos ao de consrcios de organismos, muitas vezes de composio desconhecido, durante vrios dias. Neste tipo de tratamento, a toxicidade aguda (efeitos adversos que ocorrem em um curto perodo de tempo, geralmente at 14 dias, aps a exposio de um organismo a nica dose da substncia (poluente) ou depois de mltiplas doses em at 24 horas) removida com relativa facilidade. No entanto, outros parmetros importantes, como cor e toxicidade crnica (efeitos adversos que ocorrem em um organismo durante a maior parte do seu ciclo de vida), no so eficientemente reduzidas. Alm disto, alguns problemas associados com perdas de substratos txicos por volatilizao e contaminao de lenis freticos por percolao (infiltrao), so bastantes crticos. Os tratamentos qumicos vm apresentando uma enorme aplicabilidade em sistemas ambientais como purificao de ar, desinfeco e purificao de gua e efluentes industriais. Dentre os processos qumicos de eliminao de compostos poluentes h mtodos bastante discutveis como, por exemplo, a precipitao e a incinerao. A precipitao, assim como, os mtodos fsicos, promove somente uma mudana de fase dos compostos no eliminando completamente o problema ambiental (Freire, et al., 2000). A incinerao constituise como um dos procedimentos mais clssicos para a degradao de resduos e espcies contaminantes, principalmente os organoclorados. No entanto, sua utilidade muito duvidosa, porque alm de apresentar um custo alto, pode levar a formao de compostos mais txicos que o prprio efluente, tipicamente dioxinas e furanos. Atualmente existem mtodos de tratamentos mais eficientes, que visam minimizar ao mximo o impacto natureza, baseandose na degradao dos poluentes a substncias mais facilmente degradveis mudando sua estrutura qumica, para que se tornem substncias inofensivas ou inertes, tais como dixido de carbono e gua.Neste aspecto destacamse os, Processos oxidativos avanados, os quais utilizam da gerao de espcies altamente oxidantes em geral radicais hidroxila, para promover uma degradao mais efetiva do poluente a ser tratado. Os Processos Oxidativos Avanados podem ser utilizados em conjunto com tratamentos biolgicos para aumentar a biodegradabilidade de compostos recalcitrantes, diminuindo o tempo de tratamento dos tradicionais processos biolgicos.Combinandose os processos avanados com um tratamento prvio ou posterior, pretendese, em geral, apenas a transformao dos compostos txicos e/ou recalcitrantes em substncias biodegradveis ou em substncias facilmente eliminveis (Kammradt e Fernandes, 2004). Segundo Kunz e colaboradores (2002) os processos combinados podem ser utilizados de maneira complementar, de tal forma que possam suprir deficincias apresentadas pelos processos quando aplicados isoladamente. Atualmente dispomos de vrios mtodos para tratamento de efluentes, podendo ser classificados principalmente em fsicos, qumicos e biolgicos. A combinao destes para tratamento de um dado efluente vai depender muito dos objetivos que se quer atingir no tratamento.

TIPOS DE PROCESSOS OXIDATIVOS AVANADOS (POA)

Um grande nmero de mtodos so classificados sob a definio ampla de POA. Dentre os diversos tipos disponveis, os mtodos que combinam, dixido de titnio/UV, perxido de hidrognio/UV e as reaes de Fenton parecem ser algumas das mais populares tecnologias para tratamento de guas residuais. Os POAs tm demonstrado bom desempenho na remoo de corantes txteis.) os Processos Oxidativos Avanados so classificados em fotoqumicos e no fotoqumicos. Os principais processos fotoqumicos so: Foto-Fenton: caracteriza-se pela decomposio de H2O2, utilizando o on Fe2+ ou Fe3+ que sob condies cidas, na presena da radiao UV, produz OH. As taxas de remoo e o grau de mineralizao dos poluentes orgnicos com o Fe2+/H2O2 e Fe3+/H2O2, so melhoradas consideravelmente com a irradiao prxima da radiao UV e luz visvel. Fenton: caracteriza-se pela decomposio do H2O2 utilizando o on Fe2+ ou Fe3+ que sob condies cidas produz OH. Diversas variaes do processo Fenton tm sido pesquisadas, e alguns deles tm mostrado vantagens sobre o processo Fenton clssico. Por exemplo, nos processos eletro-Fenton e bioFenton, pelo menos um dos dois reagentes produzido, eliminando assim a necessidade de fornecer continuamente um reagente qumico. Sistemas com processos Fenton esto disponveis em escala comercial. O3/H2O2: nesse processo, dois OH so formados para cada mol de H2O2 reagindo com dois mols de O3. Este processo usado para o tratamento de gua contaminada. J existe a produo de sistemas que utilizam este processo em escala comercial. Cavitao: refere-se a formao, crescimento, e colapso de cavidades cheias de gases e vapores (bolhas) em uma matriz lquida. O colapso dessas cavidades produz em certos pontos, alta temperatura (cerca de 5.000 C) e alta presso (cerca de 50 Mpa). As condies extremas geradas durante a cavitao 38 resultam na formao de OH. Os mtodos que induzem a cavitao incluem a irradiao ultra-snica da gua, descargas de alta-voltagem em gua e criando um diferencial de presso em um fluxo de gua corrente. Oxidao eletroqumica: nesse processo, existem fluxos de eletricidade por meio de um reator eletroqumico composto de eletrodos separados por um eletrlito. Reaes de oxidao e reduo ocorrem na superfcie dos eletrodos e o produto final do processo eletroqumico OH. Aplicaes de bancada demonstram que o processo de oxidao eletroqumica tem um potencial significativo no tratamento de gua contaminada. Ultravioleta de Vcuo (UVV): caracteriza-se pela fotlise da gua utilizando radiao UV de um comprimento de onda menor que 190 nm produzindo OH e radicais de hidrognio (H). Os resultados obtidos em escala de bancada indicaram que a fotlise atravs do UVV eficaz no tratamento da gua e dos fluxos de ar midos contaminados. Ultravioleta (UV)/Processos Oxidativos: geralmente envolvem gerao de OH por meio da fotlise por UV de oxidantes convencionais, incluindo o perxido de hidrognio (H2O2) e oznio (O3). Ambos UV/H2O2 e UV/O3, so 36 processos que esto disponveis comercialmente, assim como algumas variaes destes processos, por exemplo, UV/O3/H2O2 e UV/H2O2/Catalisador.