Que o filtro de carvão ativado serve para remover impurezas da água que bebemos ou do ar que respiramos, todo mundo sabe… Ainda, que nas indústrias existem inúmeros “filtros” com “alguma coisa lá dentro” com objetivo de separação, purificação de correntes fluidas (de gases e/ou líquidos) ou até mesmo de recuperação de produtos (como na hidrometalúrgia), também. O que nem todos conhecem é que, por trás dessas diversas aplicações, está uma operação unitária denominada Adsorção.
Ela é um pouco “confundida” com sua quase “xará”, a Absorção. Mas, a Adsorção envolve uma interação de superfície (ou interface), em geral, entre um sólido e uma (ou mais) espécie(s) presente(s) em um fluido (gás ou líquido). Enquanto na Absorção, uma fase é incorporada à massa da outra, na Adsorção, um sólido (denominado adsorvente) consegue reter, em sua superfície, a espécie que se deseja separar do fluido (adsorvato). Essa transferência de massa de um constituinte de um fluido à superfície de uma fase sólida é caracterizada por um desbalanceamento de forças, causado pela aproximação do sistema sólido-fluido e ocorre devido à tendência do sólido em atrair e reter, em sua superfície, moléculas, ou íons, ou átomos.
Portanto, boas características para um adsorvente são área específica elevada e rede porosa (macro, meso e microporos) favorável à difusão das espécies no interior dos poros para atingirem os sítios ativos, locais onde as interações superficiais acontecerão.
Entretanto, além das características do material adsorvente, a eficiência de separação também depende das características do adsorvato e das condições operacionais, como, por exemplo, temperatura, pH e agitação, já que, para que o contato ocorra, a espécie precisa “migrar” do fluido até os sítios ativos da superfície do sólido.
O carvão ativado é o adsorvente mais largamente empregado, já que apresenta as características citadas e que possui sítios ativos que interagem bem com compostos de diferentes naturezas químicas (orgânicos e inorgânicos).
Entretanto, nas últimas décadas, com objetivo de redução de custos operacionais, especialmente para a remoção de contaminantes da água em plantas de estação de tratamento de efluentes industriais, outras alternativas de menor custo, tais como adsorventes produzidos a partir de resíduos de outras atividades, estão se tornando cada vez mais atrativas. São inúmeros os estudos que envolvem diferentes materiais residuais, tanto nas formas in natura, quanto processados, para aplicações diversas. Citam-se bagaço de laranja, resíduos de casca de coco, capim elefante, bagaço de cana de açúcar, lodo de Estações de Tratamento de Efluentes, e até mesmo nossa tão conhecida bucha vegetal (Luffa cyllindrica).
No meu doutorado, eu investiguei a remoção de orgânicos refratários de refinaria de petróleo por adsorção em carvão de ossos bovinos, um co-produto do processamento de resíduo de outros setores industriais relevantes (indústria alimentícia, frigoríficos e curtumes) e os resultados foram interessantes (reportagem: Ossos que purificam).
Portanto, a tendência recente nos processos de separação também envolve o encorajamento de um círculo virtuoso, em que, de um lado, se reduz passivos ambientais pelo reaproveitamento/reprocessamento de resíduos para desenvolvimento de novos adsorventes, e, de outro, testam-se aplicações para tratamento de efluentes hídricos e reuso de água na indústria, reduzindo demanda de captação.
E agora? Seria surpreendente dizer que seu filtro de carvão ativado é, na verdade, uma pequena coluna de adsorção?
