Avaliação da adsorção de impurezas do glicerol usando resíduos de gengibre (Zingiber officinale Roscoe) como adsorvente

Abstract

A atual preocupação com as mudanças climáticas e a dependência pelo consumo de combustíveis fósseis tem despertado a atenção para o desenvolvimento de energias renováveis. Nesse contexto, o biodiesel tem sido considerado um substituto alternativo do diesel devido às suas vantagens ambientais, econômicas e sociais. No entanto, a indústria de biodiesel tem enfrentado alguns desafios como a produção excedente de glicerol. Como o glicerol é obtido como subproduto dos processos de transesterificação, ele apresenta muitas impurezas responsáveis por sua baixa qualidade. Além disso, a produção de glicerol está se tornando maior que a demanda, diminuindo ainda mais seu valor econômico. Entre as diferentes técnicas para a purificação de glicerol, a adsorção tem sido apontada como uma tecnologia apropriada devido ao baixo custo, à facilidade de operação e a possibilidade de reutilização de biochars. Apesar de haver uma tendência crescente no emprego de adsorventes alternativos nos processos de adsorção, há uma escassez de informações sobre o emprego dessas biomassas na purificação do glicerol, o que torna interessante a avaliação da capacidade adsorvente de resíduos, como os de gengibre, na remoção de impurezas deste subproduto. Neste estudo, a adsorção foi primeiramente usada com o adsorvente tratado termicamente e, após conhecer as melhores condições operacionais, sua capacidade de adsorvente foi comparada com alguns adsorventes comerciais (argila e carvão ativado comercial). O estudo continuou com a aplicação do resíduo de gengibre após tratamento químico. Com isso, os estudos de adsorção foram realizados para avaliar o efeito do tempo de contato (0 a 10 min para 30 mg/L e 0-150 s para 60 e 90 mg/L), massa adsorvente (0, 05 g), temperatura (25, 35 e 45 °C) e concentração inicial de glicerol (30, 60 e 90 mg/L). Para obter a taxa e os dados de equilíbrio, foram realizados ensaios em batelada em um balão erlenmeyer de 125 mL com 25 mL de solução de glicerina de várias concentrações variando de 30 a 90 mg/L, sob agitação de 180 rpm. O equilíbrio foi alcançado rapidamente, sugerindo que a velocidade de adsorção de impurezas foi governada pela adsorção física. A modelagem cinética mostrou que o mecanismo de adsorção foi descrito satisfatoriamente pelos modelos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e Elovich, indicando que as etapas controladoras do processo são descritas simultaneamente por fissisorção e quimissorção. A isoterma de Freundlich melhor ajustou os dados de equilíbrio, indicando que a adsorção é heterogênea com a formação de multicamadas. Os resultados do estudo termodinâmico indicaram que o sistema é endotérmico, não espontâneo e com aumento da aleatoriedade na interface adsorvente/adsorbato. O resíduo de gengibre, tratado termicamente, apresentou uma alta capacidade adsorvente semelhante à argila e superior ao carvão ativado comercial e ao próprio gengibre após tratamento químico