Laboratório de Carvão Ativado
Introdução
Figura 1 Acesso ao Laboratório de análises químicas do LCA
Em 1994 conseguimos aprovar um projeto junto à agência japonesa Japan International Cooperation Agency, JICA, através do qual foi conseguida uma doação em equipamentos no valor de ¥ 37.305.039,00 (R$ 756.919,24), além do transporte de todos estes aparatos entre o Japão e João Pessoa. A JICA, também foi responsável, neste projeto, pelo envio de 3 peritos de curta duração (1 a 2 meses) e outro, de longa duração, que permaneceu por dois anos na UFPB. Em consequência pôde-se montar, em 1995, o Laboratório de Carvão Ativado da UFPB, LCA, Prof. Cleantho da Câmara Torres, cujas instalações foram adaptadas e construídas com verba da UFPB, no Prédio de Elétrica, no Centro de Tecnologia.
Nos primórdios o objetivo principal do LCA limitava-se à produção de carvão ativado por via física, utilizado, sobretudo no tratamento de água, fazendo uso de precursores como o bagaço de cana-de-açúcar e o endocarpo do coco da baía (vulgarmente denominado de quenga de coco).
Em 2002, o LCA foi convidado a integrar um projeto aprovado junto a PETROBRAS, no bojo do Edital CTPETRO No. 03/2000, coordenado pelo Depto. de Engenharia Química da Universidade Federal do Ceará, e que tinha, também, a participação do Departamento de Engenharia Química, DEQ, da Universidade Federal de Pernambuco. O projeto denominado de Tecnologias de Acondicionamento para Transporte de Gás Natural a Mercados Remotos, ADSPOR, tinha como objetivo principal avaliar a possibilidade de transporte do Gás Natural, para regiões remotas (não servidas por meio de gasodutos), por meio de recipientes de armazenamento contendo adsorventes porosos, em pressões moderadas e temperatura ambiente. Ao LCA deveria caber, justamente, a confecção de carvões microporosos capazes de armazenar o gás natural. E foi assim que, ao lado da produção de carvões ativados fisicamente, o LCA começou a se aprofundar na produção de carvões ativados quimicamente, de qualidade superior.
O projeto ADSPOR, além de permitir a atualização, ou modernização de alguns equipamentos já existentes no LCA, deu margem a estreitarmos os laços com os DEQ da UFCE e da UFPE. Esta aproximação permitiu que três trabalhos fossem produzidos com o DEQ da UFCE [1-3], quatro dissertações de mestrado fossem defendidas no Programa de Pós-Graduação da UFPE [4-7] e seis trabalhos fossem publicados com os pesquisadores do DEQ da UFPE [8-13].
Atividades Realizadas no LCA
Graças à aprovação de outros projetos junto ao CNPq, ao Ministério de Minas e Energia, a FINEP, e mais recentemente ao SENAI, muitos equipamentos, vidrarias, gases e reagentes, vêm sendo adquiridos para o LCA, permitindo que muitas pesquisas nas áreas de tratamento de água, tratamento superficial de carvões, armazenamento de gás, preparação de catalisadores, etc., estejam em franco progresso. Tais estudos, resultaram em duas teses de doutorado, três dissertações de mestrado [14-18] apresentadas no Programa de Pós-Graduação em Química da UFPB. Vários trabalhos foram publicados em congressos advindos da pesquisa realizada no LCA [19-25]. Há, ainda, várias outras dissertações, daquele programa, bem como na área de meio ambiente, em fase de desenvolvimento no LCA. E pelo menos dois doutores que realizaram seus pós-doutorados no DEQ da UFPE, prepararam seus carvões no LCA. Os temas destes pós-doutorados estão ligados à formulação e avaliação de catalisadores para processamentos hidrogenolisantes e oxidantes de sacarídeos e polióis.
Figura 2 Laboratório de análises físicas e químicas do LCA
Também o Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica teve uma tese de doutorado e uma dissertação de mestrado realizadas no LCA [26,27]. E no momento uma aluna inscrita no PPGEM deve preparar seu trabalho de tese ali.
Um projeto com o DEQ da UFPE e o ITEP, sobre remoção de Microcistina-LR por Adsorção em Carvão Ativado, foi apresentado pelas três entidades, tendo um trabalho sido publicado sobre o assunto [13].
Vários bolsistas de IC, PIBIC, ITI, AT, DTI, Produtividade, DCR, da CAPES, etc., já passaram, ou atuam no LCA.
Uma vez que dispõe de uma máquina de “produzir” Nitrogênio Líquido, constantemente, atende às solicitações de pesquisadores oriundos do Depto. de Química, de Materiais, de Biologia, etc. que necessitam daquele líquido. Também presta serviços fazendo análises de áreas superficiais (de BET e de Langmuir) não apenas para pesquisadores do Campus I, mas para várias partes do Brasil. Outros tipos de análises requisitadas por vários departamentos de nosso campus são a Termogravimétrica e a DTG.
Principais Equipamentos Pertencentes Ao LCA
O LCA se encontra instalado no Bloco de Elétrica do CT. Possui dois setores: em um dos lados está montado o de produção e do lado oposto o laboratório de análises físicas e químicas, ver Fig.2. No setor de produção está o forno elétrico rotativo, com uma caldeira, e cilindros de gases, que permitem a ativação do carvão, ver Fig. 3, vindos como doação da JICA. Há, também, um forno microondas, com controle de rampas de temperatura, ver Fig. 4, adquirido com recursos do CNPq. Uma prensa com capacidade de 18 t, ver Fig. 5, e outra manual, se encontram neste mesmo recinto. Ali se vê, também, um banho-maria com agitação Dubnoff, Nova Etica, modelo 304/TPA, ver Fig. 6, e uma estufa elétrica Quimis, adquiridos com verbas do CNPq. Por sua vez o laboratório de análises está equipado com um Microporosímetro ASAP 2010, da Micromeritics, recebido através da doação da JICA e outro 2020, ver Fig. 7, conseguido através de um programa institucional.
Figura 3 Forno elétrico rotativo, caldeira e dewar de nitrogênio. Figura 4 Forno microondas com controle de rampas de temperatura em função do tempo.
Além destes equipamentos, o LCA dispõe de vários outros, tais como:
1. Kit Condutivimetro/TDS associado a um Turbidímetro e kit multi-parâmetro p/ análise de água: determina as características físico-químicas das águas.
2. Espectrofotômetro SHIMADZU mini-1240, com cubetas de quartzo de 10 mm (par casado): Identifica os íons presentes em soluções aquosas.
Figura 5 Prensa de 18 toneladas.
3. Balança Termogravimétrica TGAQ50, com filtro de ar comprimido e manômetro reto 0/200 psi: serve para se determinar a decomposição térmica de um determinado material durante a carbonização, produzindo curvas termogravimétricas e suas derivadas (TG/DTG). Acoplada a esta balança está um computador petium 2, ver Fig. 8.
4. pH-metro, com eletrodo para cloreto e eletrodo para pH: O pH-metro determina o pH de soluções aquosas, e identifica a presença de íons cloreto, com o eletrodo de mesmo nome.
5. Dessecador compartimentado: utilizado para armazenar as amostras, evitando-se a contaminação e absorção de umidade.
6. Placa agitadora e agitador magnético c/ aquecimento.
Figura 6 Banho-maria com agitação Dubnoff.
7. Placa Aquecedora, 30,48 cm x 30,48 cm: utilizada no aquecimento de soluções.
8. Banho térmico: utilizado na cinética de adsorção, grupos funcionais, isotermas de adsorção, etc.
Figura 7 ASAP 2020 da Micromeritics
9. Pipeta automática: Determina alíquotas empregadas, por exemplo, em titulações químicas.
10. Balança de 6000 g para pesagem grosseira de produtos e materiais.
11. Compressor de ar Admiral: Empregado em filtrações, onde se necessita o uso de vácuo. (Todos os onze últimos itens foram comprados com verba do Ministério das Minas e Energia).
12. Deionizador, utilizado na destilação e deionização de água.
13. Outra estufa.
14 Duas balanças de precisão
15. Vidrarias
16 Reagentes
17 Quatro computadores.
18. Duas impressoras.
19. Mini-PSA, que é uma máquina de produzir nitrogênio líquido.
Possuindo, ainda, uma sala de computadores para seus pesquisadores e estagiários, ver Fig. 8.
Figura 8 Termobalança da Shimadzu, modelo TGA-50, e periféricos.
Considerações Finais
Com praticamente 20 anos de existência, o LCA passou a dispor de um funcionário há cerca de dois anos. Todas as atividades pertinentes a um laboratório, inclusive a manutenção de seus equipamentos vêm sendo executadas por seu coordenador, seu vice coordenador, Prof. Rennio Felix Sena, e por bolsistas, e estagiários que por ali passam, ou passaram. É, no momento, o único Laboratório de Carvão Ativado, no Brasil.