Uso das cinzas de casca de arroz para extração de sílica pelo processo sol-gel, assistida por ultrassom

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FUSINATTO, Mirian Dosolina; SANCHES FILHO, Pedro José (Orient.); IRIGON, Paula de Irigon de (Coorient.). Uso das cinzas de casca de arroz para extração de sílica pelo processo sol-gel, assistida por ultrassom. 2021. 123 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciências Ambientais) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-rio-grandense, Pelotas, 2021.

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Grafo de Conhecimento

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Resumo

A crescente preocupação com o meio ambiente vem mudando o comportamento da indústria e motivando o desenvolvimento de novos produtos a partir de resíduos potencialmente tóxicos ao meio ambiente. Neste contexto encontra-se a cinza de casca de arroz (CCA), reconhecidamente, um passivo ambiental. Algumas indústrias arrozeiras têm utilizado a casca de arroz nas fornalhas como combustível, tendo como resíduo resultante da queima, cinzas escuras, com muito material ainda incombusto, que não tem uma aplicação direta. Considerando que no mínimo 20% da casca de arroz são cinzas e este produto hoje é disposto em aterro, às indústrias se deparam com um custo alto de disposição, além de ser prejudicial ao meio ambiente. Características únicas das cinzas da casca de arroz em comparação com outros resíduos agrícolas, como alto teor de sílica, alta porosidade, pequena densidade e com elevada área superficial, a tornam um material valioso para aplicações industriais. Diante deste contexto, este estudo teve como objetivo desenvolver o processo de extração de sílica sob ultrassom, através do método sol-gel utilizando as cinzas de casca de arroz da combustão em fornalhas (CCAC) e as cinzas de cascas de arroz resultantes do processo de pirólise (CCAP). O presente estudo foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa, CCAC e CCAP foram caracterizadas segundo a norma ASTM D1762 (ASTM, 2007), para determinar umidade, teor de voláteis, e cinzas. A estrutura cristalina foi analisada através da Difração de Raios-X (DRX). Na sequência foi realizada a extração da sílica com hidróxido de sódio seguido de precipitação com ácido clorídrico para obter o gel. Após a etapa de envelhecimento, o gel foi lavado e seco para obter a sílica. Na segunda etapa do trabalho foi utilizado o equipamento de ultrassom, avaliando as seguintes variáveis do processo da extração da sílica: razão molar (n = n_NaOH / n_Sílica) e tempo de extração, utilizando a metodologia de superfície de resposta com Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) simétrico e de segunda ordem, constituído de duas partes: o fatorial 2², com pontos centrais, e a parte axial. As melhores condições foram obtidas com razão molar de 4,4 e tempo de extração de 107 minutos, levando ao rendimento de 66,5%. Foi constatado que o rendimento também depende das características das cinzas utilizadas. As amostras de sílica obtidas nas melhores condições, caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), BET (Brunauer, Emmett, Teller), BJH (Barret-Joyner-Halenda), Fluorescência de Raios-X (FRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) apresentaram alta área superficial de 465 m².g^-1, mesoporos de 4,69 nm, alta pureza e distribuição granulométrica ultrafina, podendo atingir dimensões de nanopartículas, características em acordo com as sílicas disponíveis comercialmente.

Palavras-chave: Resíduo; reaproveitamento; sustentabilidade.

Publicações qualificadas em periódicos científicos (relacionadas à dissertação com o orientador)

Não publicou.

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