Sorção de petróleos na biomassa seca do macrófito aquático Salvinia herzogii dela Sota

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo estudar a biomassa seca e homogeneizada do macrófito aquático Salvinia herzogii como material sorvente de petróleos, e compostos orgânicos selecionados, dispersos, ou não, em meio aquoso. Amostras do macrófito foram coletadas em águas superficiais do Estado do Rio Grande do Sul, lavados, secados a 60°C, moídos, peneirados e embalados em sacos de polietileno. Propriedades físicas, químicas, interfaciais e bioquímicas da biomassa foram determinadas e realizaram-se estudos de sorção de óleos puros na ausência de água, de óleos espalhados em filmes sobre superfície de água, de óleos emulsificados em água e de compostos orgânicos solúveis em água. A biomassa seca da Salvinia herzogii mostrou-se eficiente na sorção de óleos com desempenho superior a um sorvente comercial, a Turfa ("Peat Sorb"). O processo de sorção ocorre por adsorção (forças hidrofóbicas) e por absorção (difusão) no interior de poros e vazios da biomassa. A capilaridade, característica das plantas vasculares contribui grandemente para a absorção dos óleos e compostos orgânicos. Na ausência de água os valores máximos de acumulação foram de 10,8 g de Nujol e 8,3 g de petróleo de Marlin por grama de biomassa seca. No tratamento de manchas de petróleo de Marlin sobre superfície de água a acumulação foi de 14,5 g de petróleo por grama de biomassa seca. A sorção do óleo emulsificado em água segue o modelo de Freundlich. Os valores máximos de acumulação foram de 340 mg de óleo por grama de biomassa seca Foram também feitos estudos empregando a biomassa seca prensada na forma de filtros e em leitos de colunas para o tratamento contínuo de emulsões óleo-água. Na fIltração de emulsões óleo-água foram retidos 90 % do óleo com uma acumulação de 1,33 g por grama de biomassa. Em coluna de fluxo ascendente para o tratamento de emulsões óleo-água foram tratados 2320 L de emulsão óleo-água através de um leito de 30 cm de altura com 700 g de biomassa que reteve 590 g de petróleo. A biomassa final contendo o óleo apresentou um poder calorífico superior de 4700 cal/g. A filtração de soluções de azul de metileno (AM) e de tensoativo resultaram na acumulação de 66 mg de AM e de 370 mg de tensoativo por grama de biomassa respectivamente. O custo aproximado de obtenção da biomassa foi estimado em US$ 0,65 por kg, sem considerar investimentos de instalações. A alternativa técnica apresenta um grande potencial como polimento final no tratamento de efluentes e derrames oleosos. As vantagens do processo são a cinética elevada, alta capacidade de retenção e o baixo custo. Os resultados são discutidos em termos de propriedades químicas e fisico-químicas envolvidas nos processos apresentados sendo discutidas as questões relativas à hidrofobicidade.

The present work aims to study the dry and homogenised biomass of the aquatic macrophyte Salvinia herzogii as a sorbing material for petroleum and organic compounds dispersed or not in aquatic medium. Samples of the macrophyte were collected in water sources from Rio Grande do Sul, dried at 60°C, grinded, sieved and packed in polystyrene bags. Physical, chemical, interfacial and biochemical properties of the biomass have been determined; sorption studies of pure oils in the absence of water, oil film's spread on the water surface, emulsified oils in water and water soluble organic compounds have been carried out. The dried biomass of Salvinia herzogii showed efficiency in oil sorption with a performance superior to the commercial Peat Sorb. The sorption process occurs through adsorption (hydrophobic forces) and absorption (diffusion) inside the biomass pores and holes. The dried biomass of Salvinia herzogii was efficient for oil sorption with a better performance than commercial sorbents (peat Sorb). The capillarity, characteristic of vascular plants, greatly contributes to the adsorption of oils and organic compounds. In the absence of water maximum accumulation values were 10.8 grams of Nujol and 8.3 of grams Marlin oil (petroleum) per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. In the treatment of Marlin oil spilled on water the accumulation was 14.5 grams of oil per gram of dried biomass. The sorption of oil emulsified with water follows the Freundlich model. Maximum accumulation values were 340 mg of oil per gram of dried biomass. Experiments with the dried biomass pressed as a filter and column beds for continuous treatment of oil-water emulsions were also made. In the filtration of water-oil emulsions 90% ofthe oil was retained with an accumulation of 1.33 gram per gram of biomass. In an ascendant flow column for water-oil emulsion treatment, 2320 L of wateroil emulsion were treated in a 30 cm height bed containing 700 grams of biomass which retained 590 grams of oil. The final oil containing biomass showed a heat power bigger than 4700 cal/g. The filtration of methylene blue solutions (MB) and surfactant resulted in the accumulation of 66 mg of MB and 0.37 g of surfactant per gram of dried biomass respectively. The approximated biomass cost was estimated as US$ 0.65 per kg, without taking into account facilities investments. The technical alternative presents great potential as fmal polishing in effluent treatment and oil spills. Process advantages are fast kinetics, high retention capacity and low cost. Results are discussed in terms of chemical and physico chemical properties involved in the studied processes and questions related to hydrophobicity are also discussed.