Concepção e dimensionamento de microbolhas para um processo de flotação de água oleosa com a adição de surfactantes

Abstract

A utilização de óleo combustível na indústria é fundamental para a geração de energia térmica, no entanto é um processo que gera resíduos tóxicos ao meio ambiente e dificulta a recomercialização do óleo utilizado. Um dos processos de separação desses resíduos é a flotação com ar empregando microbolhas para efetuar uma eficiente separação. Nesse sentido, um estudo sobre a concepção do processo de produção de microbolhas e o dimensionamento do tamanho de microbolhas foi realizado, empregando opcionalmente um surfactante químico e um biossurfactante para possibilitar a distinção do processo sem e com o efeito de agentes coadjuvantes na redução do tamanho das microbolhas. O propósito, pois, foi a aplicação das microbolhas em um sistema de flotação conhecido como Torre de Saturação Induzida. Esse estudo foi desenvolvido com a construção de um protótipo denominado de Unidade de Medição de Microbolhas com as medições da Vazão de Ar e da Vazão de Líquido no sistema, utilizando o controlador Arduino UNO R3 para operação e uma associação de uma GoPro Hero 6 com lentes de microscópio para a medição das microbolhas. Na etapa experimental, 3 planejamentos fatoriais do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) foram realizados a fim de perceber os efeitos estatisticamente significativos para futuros planejamentos experimentais. Os planejamentos foram denominados de Fluidodinâmico para os parâmetros de Vazão de Ar e Vazão de Líquido; Químico com as semelhantes variáveis independentes do Planejamento Fluidodinâmico, mas com a variação do potencial hidrogeniônico e da concentração do surfactante dodecilsulfato de sódio (SDS) e Biológico, semelhante ao Químico, mas com a concentração de extrato metabólico do biossurfactante produzido pela bactéria Pseudomonas cepacia. Ao melhor ensaio de cada planejamento, foi adicionada uma concentração de 200 mg·L⁻¹ de óleo lubrificante para averiguar a influência do composto hidrofóbico nas respostas estudadas. Em todos os ensaios, foram medidas manualmente as variáveis dependentes Diâmetro de Sauter Dinâmico, Diâmetro de Sauter Estático e Altura de Neblina de Microbolhas. As análises resultaram em: diâmetros de microbolhas médios entre 14 e 74 µm durante 10 min de processo de produção de microbolhas e com uma estabilidade de medição e de produção; alturas de até 20 cm de coluna d’água de produção de microbolhas; considerações físicas e estatísticas possíveis sobre a variação dos parâmetros de entrada em relação às respostas analisadas e percepções sinergéticas da importância da aplicação do óleo como parâmetro essencial na produção de microbolhas. O presente trabalho, portanto, foi desenvolvido com as finalidades de estimar os diâmetros de microbolhas e estimular a aplicação de surfactantes no processo de flotação, principalmente os biotecnologicamente produzidos diante da baixa toxicidade e da elevada biodegradabilidade desses biocompostos, visando à separação água/óleo no sistema de Torre de Saturação Induzida.