Avaliação do descarte de rolhas de cortiça e alternativa de reutilização como carvão ativado para remoção de corantes

Abstract

Visando-se dar uma destinação alternativa às rolhas de cortiça descartadas, analisou-se esse material como composto precursor na produção de carvão ativado e sua capacidade de adsorção de dois diferentes corantes, Azul de Metileno (AM) e reactive red PF-3B (RED), afim de entender a aplicabilidade deste tipo de carvão na adsorção de corantes em água. Para entender os padrões de consumo de vinho e, portanto, o descarte das rolhas de cortiça no Brasil e mensurar sua destinação final, aplicou-se um questionário online com diversas perguntas que concernem ao tema. Os resultados do questionário demonstraram que a maior parte dos participantes descarta as rolhas em lixo comum, mostrando que uma alternativa a sua destinação final é necessária. O questionário recebeu ao todo 242 respostas, mas foram consideradas apenas as respostas de participantes maiores de 18 anos que consumiam bebidas com rolha, resultando em 209 respostas finais, este valor representou uma amostra com 95% de nível de confiança, e erro amostral de 6,78% para mais ou para menos. Os estudos de caracterização do carvão ativado de cortiça e sua capacidade de remoção demonstraram sua eficiência de remoção para o corante AM foi satisfatória à uma concentração de 0,4 g L-1 de carvão ativado, e para o corante RED de 1 g L-1 de CAC. O tempo de contato para alcançar o equilíbrio do processo foi de 4 minutos para o AM e 90 minutos para o RED. A concentração de corante foi estabelecida 100 mg L-1 para ambos os corantes. A melhor temperatura de adsorção foi de 55°C para o AM e 25°C para o RED. Por fim a faixa de pH melhor para adsorção de AM foi 11 e para o RAD este valor foi pH 3. A cinética de adsorção que mais se adequou aos resultados experimentais foi a de pseudossegunda ordem e a isoterma escolhida que melhor representou o processo de adsorção foi a de Freundlich. Os parâmetros termodinâmicos de variação da energia de Gibbs (ΔG), a variação da entalpia (ΔH) e variação da entropia (ΔS) apresentaram para o AM respectivamente valores negativos, valor positivo e valor positivo, demonstrando que a reação foi espontânea, endotérmica e há grande afinidade entre o corante e o CAC. Para o corante RED foram encontrados valores positivos de ΔG, valor negativo de ΔH, valor negativo de ΔS mostrando que o processo não é espontâneo, é exotérmico e é favorecido em baixas temperaturas. Concluiu-se, então, que o carvão ativado produzido com rolhas descartadas de cortiça tem mais afinidade com o AM, um corante catiônico, mas consegue remover ambos os corantes da água.

In order to give discarded cork stoppers an alternative destination, the material was analyzed as a precursor compound in activated carbon's production as well as its capacity to adsorb these two different dyes, Methylene Blue (AM) and reactive red PF-3B (RED). The aim of the experiment was to understand the applicability of this type of carbon in the adsorption of dyes in water. To comprehend the wine consumption patterns and, therefore, the disposal of cork stoppers in Brazil and measure their final destination, an online questionnaire was applied with several questions that concern the topic. The results showed that most of the participants discard the corks in common waste, showing that an alternative to their final destination is necessary. It was received 242 responses in total, but only responses from participants over 18 years old who consumed beverages with a cork were considered, resulting in 209 final responses. This value represented a sample with a 95% confidence level, and a sample error of 6.78% up or down. The characterization studies of cork activated carbon and its removal capacity showed that its removal efficiency for the AM dye was satisfactory at a concentration of 0.4 g L-1 of activated carbon and for the RED dye of 1 g L-1 of CAC. The contact time to reach process equilibrium was 4 minutes for AM and 90 minutes for RED. The dye concentration was set at 100 mg L-1 for both dyes. The best adsorption temperature was 55°C for AM and 25°C for RED. Finally, the best pH range for AM adsorption was 11 and for RAD this value was pH 3. The adsorption kinetics that best suited the experimental results was the pseudo-second-order and the chosen isotherm that best represented the adsorption process was Freundlich's. The thermodynamic parameters of Gibbs energy variation (ΔG), enthalpy variation (ΔH), and entropy variation (ΔS) presented negative, positive, and positive values for AM respectively, demonstrating that the reaction was spontaneous, endothermic and there is a great affinity between the dye and the CAC. For the RED dye, positive values of ΔG, negative value of ΔH, negative value of ΔS were found, showing that the process is not spontaneous, it is exothermic and is favored at low temperatures. It was concluded, whatsoever, that activated carbon produced with discarded cork stoppers has more affinity with AM, a cationic dye, but manages to remove both dyes from water.